從複製動物到複製人？
李 坤 雄
台灣動物科技研究所
2004年10月11日
一、前言
複製人一直是古今中外科幻小說、電影不斷上演的題材，它充滿了致命的吸引力及爭議。
核移植(nuclear transfer, nuclear transplantation, NT)是已超過50年的技術，惟核移植哺乳動物進展緩慢。1997年，利用改良的體細胞核移植術(somatic cell nuclear transfer, SCNT)所得到的桃麗羊(Dolly, 2003年2月14日已安樂死)將此幻想變成事實；隨後並引起全世界廣泛性的注意與討論，因為「人造複製人」似乎呼之欲出。
複製動物的本質是在人為技術協助下，製造基因高度相似或相同的動物；理論上因為可以「人工」複製「無限多」具特殊性動物（稀少、性能、喜好、基因改變等），因此細胞分化機制、異種組織器官移植、基因改造動物、人工生殖技術等研發，都可以有效展開。惟複製動物技術及相關領域的研究，在未來都具有直接使用在人類的可能性，因此廣受注目與爭議。
人造複製人的觀念太顛覆既存事實，其可能產生的「宗教」、「倫理」及「道德」等問題必須嚴肅面對；惟人類社會目前並無法取得共識，因此隨及普遍性立法或規範「禁止複製人」。2002年，我國衛生署「人工協助生殖技術管理辦法」第七條第六款明文「禁止無性生殖」 (參附件一)、「胚胎幹細胞研究的倫理規範」亦禁止以複製人為目的的研究(參附件二)。
複製動物除了動物保護法及福利等間接法令，全世界目前普遍可以接受並核准「專利」。迄今，利用桃麗羊相類似技術，不同種複製動物陸續被成功製造出來，此包括牛(1998)、小鼠(1998)、山羊(1999)、豬(2000)、貓(2002)、兔(2002)、魚(2002)、騾(2003)、馬(2003)、大鼠(2003)等；其中騾是值得注意的動物。馬及驢雜交可得到兼俱兩者優點的騾，騾因此自古即被大量役用；不過會複製騾的主要原因和役用無關，反而與賽騾競技高額獎金有關，因為騾「不具生殖能力」，利用複製技術可以製造冠軍騾。
2003年，美國私人公司開始商業化運作。一個具高產性能冷凍複製荷蘭母牛囊胚約收費美金500元，該公司保證此複製胚有超過20%懷孕率、新生牛存活率70%、年泌乳量超過15噸(臺灣荷蘭母牛年泌乳量平均約5噸)，並提供完整系譜(http://www.evergen.com)。2004年，另一美國私人公司則以每案美金五萬公開接受「複製貓」業務(http://savingsandclone.com)。
單純複製動物及其產製品、後代，並無基改食品疑慮，因此全世界目前普遍傾向接受進入「食物鏈」。2003年10月，美國FDA公布複製動物食用安全評估草案(目前處於公開供社會大眾發表意見階段)，內容顯示複製動物本身、後裔及其產品(例如乳及製品)食用上並無不妥(http://www.fda.gov/bbs/topics/NEWS/2003/NEW00968.html)，預估2年左右應可正式核准上市供食用。
二、製造複製動物的可能方法
微生物、植物及某些低等動物可以行無性生殖，得到基因完全相同的後代；但高等哺乳動物必須以有性生殖(基因經過交換)繁殖後代，因此基因不會相同，外貌也不會相同。長的很像的同卵雙胞胎、多胞胎可以說是自然的複製人(基因都完全相同，惟外貌、行為、思想仍有某些不等差異，靈魂？)，但因為無法人為控制，因此一直有如何製造複製動物及複製人的想法。
高等哺乳動物以傳統育種選拔無法得到基因完全相同的個體。近交純系(inbred)小鼠是傳統方法的極至發揮，惟遺傳基因同質性(homozygosity)約98.6~99.9%，理論及實務皆無法為100%。因此以非傳統的生殖技術，產製基因完全相同的高等哺乳動物遂成為研究目標。
除了核移植技術可以製造複製動物以外，數種已發展出來的方法也証實可行，某些發展中的方法則可能可以簡單、易行、有效的得到大量的複製動物，概述如下：
1. 胚分切(embryo splitting)
埋植(implantation)前的桑椹胚(morula)及囊胚(blastocyst)，可以顯微操作(micromanipulation)方式將之分成二個半切胚，每一個半切胚經適當包埋、培養、胚移植(embryo transfer, ET)後，皆可發育成基因相同的正常個體(Willadsen, 1979. Nature 277:298-300)。本法最大的缺點是只能得到二個相同個體，無法大規模運作並量產。
2. 胚葉細胞(blastomere)移植
分離2~8細胞期牛胚、綿羊胚等哺乳動物中的每一個胚葉細胞，置入(人工)透明帶、培養，移植後，每一個由胚葉細胞發育上來的胚皆有機會發育成正常的個體(Willadsen and Polge, 1981. Vet. Rec. 108:211-3)。本法理論上可得到八頭基因相同的動物，惟最佳報告僅得五頭綿羊，量產仍有其實際限制。
3. 核移植
1986年首次核移植哺乳動物誕生，利用8細胞期胚葉細胞得到三頭活的仔綿羊(Willadsen, 1986. Nature 320:63-5)；可惜因為受限於使用極早期胚葉細胞、成功率太低，因此並不太受到重視，且一直無法成為研究主流領域。利用相同原理、類似做法，1996年誕生、1997年2月發表的複製羊桃麗(Wilmut et al., 1997. Nature 385:810-3)則立刻引起全球廣泛性的注意與討論，因為供核細胞來自已分化的性成熟綿羊乳腺上皮細胞。桃麗羊打破「已分化細胞不能回頭」的教條，而最具爭議性的「複製人」也似乎指日可待。
目前使用類似桃麗羊體細胞核移植術最普遍做法包括：去除未受精卵質染色體DNA及第一極體、供核細胞打入卵黄膜腔(perivitelline space)(或卵質)、去核卵及細胞融合(fusion)、激活(activation)、體外培養、胚移置、分娩複製仔畜等步驟。利用體細胞核移植術可無限增殖個體，配合分子生物技術可有效加速基因改變。利用體細胞核移植術相關技術產製複製動物，應用範圍充滿想像空間，市場潛力無窮；例如純複製優良家畜、寵物及野生動物，量產蛋白質、疾病模式、異種器官移植等。
台灣核移植於2001年以後，複製牛、豬(Lee, Wu et al., 2003. Biol. Reprod. 69:995-1001)、羊分別於農委會畜產試驗所、臺灣大學及本所陸續重複誕生。至此，核移植技術於台灣可說具相當程度確立，實際應用於產業界也成為可能。
核移植複製動物係顯微操作技術中相對最複雜(容易出錯)且花時間者。理論上，因為供核細胞基因上位再程序化(epigenetic reprogramming)問題極為複雜(Shi et al., 2003. Differentiation 71:91-113)，短期內無法有效克服，因此「外貌缺陷」及「基因異常」事屬常態(Cibelli et al., 2002. Nat. Biotechnol. 20:13-4; Humpherys et al. 2001. Science 293:95-7; Boiani et al., 2002. Genes Dev. 16:1209-1219)，而成功率(平均約1~5%)也不易戲劇性提高。顯然，大規模例行運作仍有實際限制，惟針對特定目的【例如量身訂做、以非胚幹細胞做基因定位(gene targeting, knockout, knockin)】將有其無可取代的重要性。
以目前所知科技水準，推估使用50±20個未受精卵可以有機會得到一位體細胞複製人，費用約新臺幣300~900萬(視卵及代理孕母價格而定)。
4. 胚幹細胞(embryonic stem, ES, cell)與4n胚組合
胚幹細胞株(ES cell line)是利用早期未埋植胚中尚具有充分分化能力(pluripotent)的細胞，使其分裂而不分化所建立；具「無限」增殖、分化能力(我實驗室可例行建立)，在特定條件下，可以形成個體所有種類細胞，甚至完整個體。
小鼠胚幹細胞株於1981年成功建立(Martin, 1981. PNAS, USA 78:7634-8; Evans and Kaufman, 1981. Nature 292:154-6)，台灣小鼠胚幹細胞株之建立則由本人首次發表(李，1992，中畜會誌21:267-83；李等，2003，中畜會誌32:143-54)。小鼠胚幹細胞株是目前最成功並且實際應用的動物，其可從囊胚、延遲埋植(delayed implantation)囊胚、內細胞群(inner cell mass)細胞及桑椹胚解離後胚葉細胞建立。
目前所知，小鼠胚幹細胞株具以下特色:
(1) 具離體及活體分化能力，形成各式細胞。
(2) 染色體大多數正常，繼代數15~20之前，2n = 40正常染色體比例約在35~85%之間。
(3) 形成嵌合小鼠(chimera，具有二種或以上不同來源細胞組成的個體)比例平均約有35% (包括性腺嵌合)。
(4) 所有品系小鼠皆可成功建立。
(5) 孤雌生殖(parthenogenetic)及雄核生殖(androgenetic)胚亦可成功建立。
(6) 和4n胚、經熱處理囊胚組合可以得到由此胚幹細胞所形成之小鼠(ES cell-derived mouse)，此小鼠具正常生殖遺傳能力。
小鼠胚幹細胞株是目前最成功並且實際應用的動物，人則僅及「類」胚幹細胞株(embryonic stem-like cell line)的建立(Thomson et al., 1998. Science 282:1145-7)。衛生署醫學倫理委員會2002年頒有「胚胎幹細胞研究的倫理規範」，「禁止複製人」 (參附件二)。
染色體多倍(polyploid)植物、低等動物在現代科技下隨處可見，例如無子西瓜、牡蠣、泥鰍等；但純多倍體高等哺乳動物則極為罕見。染色體4套(4n, tetraploid)小鼠胚移植後，有相當比例可發育上來，並形成胎盤組織埋植，但極少比例能如正常2n胚發育超過15天(小鼠懷孕期19.5天)以上而不被重吸收(因為發育有缺陷，無法有效支持到懷孕後期)。正常胚幹細胞本身有機會形成完整的胚胎，但因為無法形成有效胎盤及無方向性分化，因此無法單獨得到由其組成胚胎而正常懷孕下去；將4n胚和2n胚幹細胞組合起來的概念似乎不錯。且前研究結果顯示，此法可以得到完全由胚幹細胞所形成的仔小鼠，性成熟時具生育力(Nagy et al., 1993. PNAS, USA 90:8424-8；我實驗室可例行產製—李等，2003，中畜會誌32:91)。
小鼠4n胚和2n胚幹細胞組合得到後代的技術，較核移植術簡單太多、效率亦較好(2~5倍)；所得後代基本上正常，後遺症明顯較體細胞核移植複製動物少(Schwenk et al., 2003. Mol. Cell. Biol. 23:3982-9)。本技術理論上亦可行之於其他種哺乳動物，惟目前最大的挑戰是除小鼠以外，並無其他種動物有可用的胚幹細胞株。
複製桃麗羊體細胞核移植術可以用來製造複製人，但基於各式理由，目前全世界文明國家全數禁止進行。利用相同技術但不製造複製人則意見較為不一。南韓國立漢城大學於2004年三月發表利用體細胞核移植術所得人類囊胚，成功建立成胚幹細胞株(Hwang et al., 2004. Science 303:1669-74)；因為事關人類再生醫療(regenerative medicine)未來發展，因此引起廣泛注意與討論。1998年，美國威斯康辛大學Thomson教授發表成功建立人類胚幹細胞株的報告(2004年八月，工研院生物醫學工程中心第一個宣佈成功建立本土人類胚幹細胞株)，但因為利用埋植(著床)前「有生命」的早期「囊胚」，因而引起某些宗教界的反對。目前美國、歐盟等皆明文禁止提供「公費」進行受精後所形成胚，建立人類胚幹細胞株。惟胚幹細胞相對於其他幹細胞很容易「無限增殖」，並在培養皿被誘導分化成各種特定細胞的潛能，未來將提供臨床醫療全新的契機，因此有些遊走倫理、道德及法律邊緣研究仍陸續進行。漢城大學利用本法得到複製人胚後，並未移入代母子宮懷孕，而係於實驗室進行培養使之胚幹細胞株化。因為沒有使用精子受精，所以迴避掉「自然生命」的宗教爭議；惟倫理及道德上仍有諸多疑議，因此歐美仍有強烈反對聲音。本法技術面目前最大的問題是成功率還不夠高，商業來源未受精卵太貴、或來源有倫理及道德上的問題(Cyranoski, 2004. Nature 429:12-4)。惟2004年八月，英國核准利用體細胞核移植術所得人類囊胚進行再生醫療研究。
另外一種做法是「混種」體細胞核移植術。中國上海第二醫科大學2003年發表利用「兔」未受精卵及「人」纖維母細胞成功建立胚幹細胞株(Chen et al., 2003. Cell Res. 13:251-63)。非人類哺乳動物未受精卵來源容易、價格極低，雖然技術面目前的問題還是成功率不夠高，但成本上具競爭優勢。惟本法最致命關鍵係供卵動物粒腺體DNA永遠存在複製動物細胞(Takeda et al., 1999. J. Reprod. Fertil. 116:253-9)，此問題迄今仍無法解決；而目前共識是，使用到人體內的細胞不可以含有人類以外的DNA。
5. 胚幹細胞打入經熱處理囊胚
2n囊胚以45℃熱處理20分鐘後，顯微操作打入胚幹細胞可以得到完全由胚幹細胞所形成的仔小鼠，性成熟時具生育力(Amano et al., 2001. Zygote 9:153-7)；本法效率約為胚幹細胞與4n胚組合者一半。
6. 胚幹細胞與滋養層幹細胞(trophoblast stem, TS, cell)組合
胚幹細胞先天的限制是無法形成胎兒部分胎盤及一些胎膜，因此懷孕無法建立。不過理論上，假如有辦法可以得到會形成胎盤及胎膜的載體(vesicle)，或相對的滋養層幹細胞株(Tanaka et al., 1998. Science 282:2072-5)，再配合胚幹細胞，則可能可以有效得到「無限多」的個體，而這些個體都是由同一個純群(subclone)胚幹細胞所組成的，且此一胚幹細胞株是從同一個胚所建立的；如此所得個體可說是所謂的「單源複製動物」(monoclonal animal，粒腺體及基因組DNA都完全相同)。
目前已經確定，可以將胚幹細胞打入滋養層細胞載體(trophoblastic vesicle)，得到「人工組合」囊胚，懷孕後得到由胚幹細胞所形成的仔小鼠(Modlinski et al., 1996. Anim. Reprod. Sci. 42:437-46)。理想的方式是建立滋養層幹細胞株(我實驗室可例行建立)，然後與胚幹細胞株組合，如此可以「方便」、「簡單」，又「無限」大規模例行產製單源複製動物。
人有同卵五胞胎、七胞胎，綿羊及牛等8細胞期胚，個別胚葉細胞有潛力可以懷孕生下正常個體；未來是否有可能以更早期胚葉細胞或受精卵，在克服分裂但不分化的條件下，建立具全能性分化能力(totipotent)的細胞株(每一個細胞在適當條件下皆可如植物生長點細胞形成正常個體)？這是值得進一步思考的問題。
三、反對複製人的理由
反對、贊成或有條件允許複製人研發是一個沒有標準答案的問題，大概只能靠「既成事實」及「時間」解決此一困境。反對或贊成的理由大略如下：
1. 人不可以扮演「造物主」的角色
宗教在人類發展史經常為主導力量，政教一體為極致表現；現今社會雖然政教分離為主要普世價值標準，但倫理、道德及法律仍深受影響。惟不同宗教教義極端複雜，在複製人議題並無一致性的看法；過去數年論戰顯示，「一神論」普遍反對或不認同可以人造有「靈魂」的生命(複製動物沒有靈魂，所以傾向可以製造)，多神論及無神論則較寬容。
2. 複製人主體性和自我認同
複製人和本尊(兩者存在可以相差數年到數百年)及代理孕母、供卵者的血緣、法律及倫理關係為何？
複製人和本尊真的一模一樣嗎(外貌、基因、「思想」、「靈魂」)？長的很像的同卵雙胞胎、多胞胎可以說是自然的複製人－基因都完全相同，但外貌仍有些微不等差異，「思想」、「靈魂」呢？
3. 物化(商業化)
人造複製人經「製造」所得，並非自然生殖，因此不可以人造複製人。惟目前有很多可被「選擇性接受」的人工生殖技術(某種程度的加工製造小孩)，人造複製人只是另一種可被選擇人工生殖技術，為什麼不可以進行？更何況「人口買賣」也極為普遍。
4. 父母對複製人的控制
製造複製人是一種獨裁的支配，也是對最深層親子關係的侵犯；惟現實面經由有性生殖所得到的小孩也經常有同樣的問題。
5. 優生學
複製技術除了純複製最聰明的人以外，還可以加上「基因改造」，因此萬萬不可人造複製人。惟同卵多生個體(基因相同)長期發展結果顯示，人格發展與社會環境有非常密切的關係。
6. 醫療風險
複製人成功率可能不容易很高，且有無法掌控的「外表」及「潛在基因缺陷」；供卵者及代理孕母也有潛在的生理及心理風險，因此不可人造複製人。贊成者認為任何新科技都是「人類文明演變的動力」，而且本來就存有潛在風險，但它是可以改善的，並且有機會可以發展成常規運作，因此為什麼要禁止複製人？
7. 生殖權選擇
複製技術不應該被當作一種生殖權，因為會造成對人性尊嚴的破壞。問題是「別人怎麼可以剝奪(代我做決定)複製我自己的生殖選擇權？」
8. 基因多樣性
複製會使人類的基因多樣性減少，使人類有面臨滅種的危機。
製造複製人的「費用」不可能太便宜，因此複製人不可能太多。事實上地球歷史顯示，氣候急遽變遷(冰河時期、行星撞地球？)、高致命的傳染性疾病(黑死病、愛滋病？)及強勢族群(漢族、蒙古帝國)才有「可能」使人類基因的多樣性減少。
四、結語
雖然人類具有探索未知領域的特質，但歷史顯示，對不同凡響的新事物一向採「拒絕」、「排斥」、「懷疑」、「試探」、「有條件接受」到「全面接受」的態度。複製人與複製動物的原理、技術，基本上大同小異；目前雖然傾向禁止複製人，惟預估未來數年仍會出現體細胞複製人。複製人目前雖然無法普遍被地球村接受，但未來呢？
地球人口已於1999年突破60億，預估2025年人口約80億，2050年約100億。如何「養活」如此龐大的人口(印度90年代每年人均穀物約200公斤，台灣、義大利約400公斤)？「基因改造作物」會是繼綠色革命後不得不的惟一選擇嗎？有多少糧食、穀物可用來轉換成肉、蛋、魚、奶？「量產」最具飼料效率及生產性能的「複製家畜禽」是必然的方向嗎？物種基因的多樣性是否又因此受到影響？「基因改造複製人」對人類社會未來的可能影嚮為何？這些都是我們可以思考及關心的議題。
五、參考網站及讀物
1. http://www.doh.gov.tw (行政院衛生署)
2. http://www.coa.gov.tw (行政院農委會)
3. http://www.nlac.gov.tw (行政院國科會國家實驗動物繁殖及研究中心)
4. 陳淑華、林仲彥，1997。複製生命? 科學月刊 28:652-661。
5. 洪蘭(譯)，1998。基因複製─從複製羊桃麗看人類的未來。遠流出版事業股份有限公司。
6. 李千毅，莊安祺 (譯)，1997。複製之謎─性、遺傳和基因再造。時報文化出版企業股份有限公司。
7. 鍾芳樺(摘譯)，1999。美國生物倫理諮詢委員會複製人報告之摘要。生物科技與法律研究通訊，第一期，頁17-33。台灣大學生物醫學法律研究室。
8. 楊雅雯，2000。複製人類的倫理爭辯與法律管制模式研究。生物科技與法律研究通訊，第七期，頁22-36。台灣大學法律學系生物醫學法律研究室(http://biolaw.law.ntu.edu.tw)。
9. 魏汎娟，2001。胚胎幹細胞(embryonic stem cells)研究所引發爭議之討論。生物科技與法律研究通訊，第十一期，頁6-15。台灣大學法律學院科技與法律研究中心。
10. 鄭登貴，2002。回望複製，放眼未來! 科學月刊 33:378-384。
11. 黃木秋(總編)，2003。動物基因轉殖技術與實驗。動物基因轉殖與疫苗發展技術教學資源中心主編，教育部顧問室補助出版。(http://www.as.nchu.edu.tw/bio-tech/bio-project/bio-project-all.htm)
12. 生物技術產業年鑑2003。財團法人生物技術開發中心執行，2003。經濟部技術處委託。
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(附件一)
人工協助生殖技術管理辦法(有法律效力)
2002/05/08
第三條 本辦法專用名詞，定義如左：
一、 人工生殖技術：指利用非性交之人工方法，促使達到受孕生 育目的之技術。
二、 受術夫妻：指符合本法第六條所定得接受人工生殖技術之夫妻。
三、 捐贈人：指提供精子、卵子之人。
四、 受贈人：指接受捐贈人所提供之精子或卵子之受術夫妻。
五、 胚胎：指受精卵分裂未逾八週者。
六、 代理孕母：指接受受術夫妻之精子、卵子或胚胎植入其生殖器官並代為孕育生產胎兒者。
七、 無性生殖：指非經由精子與卵子之結合，而利用單一體細胞培養產生後代，其後代彼此間與親代間具有完全相同之基因組成者。
第七條
有左列情形之一者，醫療機構不得施行人工生殖技術：
一、 捐贈人與異性之受術夫妻間有民法第九百八十三條之親屬關係。
二、 捐贈人與受贈人經依第五條檢查及評估不合格者。
三、 使用培育超過十四天以上之胚胎。
四、 使用供實驗研究用途之精子、卵子或胚胎。
五、 施行代理孕母方式。
六、 施行無性生殖方式。
(附件二)
主旨：胚胎幹細胞研究的倫理規範(無法律效力)
公告日期：2002/2/19
內容：近來胚胎幹細胞之研究快速發展，但因涉及倫理爭議，行政院衛生署曾於九十年十一月及十二月間，分別於台北、台中及高雄等地舉辦公聽會，邀集醫學、社會學、倫理學、哲學專家及宗教界與病人團體表達意見。並於九十一年二月七日召開「醫學倫理委員會」，就有關胚胎幹細胞研究的倫理規範，做出如下決議：
一、 研究使用的胚胎幹細胞來源限於：
（一）自然流產的胚胎組織。
（二）符合優生保健法規定之人工流產的胚胎組織。
（三）施行人工生殖後，所剩餘得銷毀的胚胎，但以受精後未逾 十四天的胚胎為限。
二、 不得以捐贈之精卵，透過人工受精方式製造胚胎供研究使用。
三、 以「細胞核轉植術」製造胚胎供研究使用，因牽涉層面較廣，需再作進一步之審慎研議。
四、 供研究使用的胚胎幹細胞及其來源，應為無償提供，不得有商業營利行為，且應經當事人同意，並遵守「研究用人體檢體採集與使用注意事項」。
五、 胚胎幹細胞之研究，不得以複製人為研究目的。
六、 胚胎幹細胞若使用於人體試驗之研究，應以治療疾病和改善病情為目的，但應遵守醫療法規定，由教學醫院提出人體試驗計畫經核准後方可施行。