作者: spock () 站內: C_Chat
標題: Re: [閒聊]關於ACG裏的義體科技
時間: Tue May 18 23:01:49 2010

正經回答一下給真的有疑惑的人，雖然這篇馬上就會被洗掉 XD
本篇只打算寫給具有一定科普知識的人看，因為很多細節解釋起來很麻煩，真要解釋
恐怕又要多寫十頁以上，太累。

不過洽眾應該有很多人早就受到不少 SF 作品的薰陶，具有一定程度的知識，所以我
也不擔心啦。（冷風颼颼～～～）

（雖說我長大以後才知道 SF 作品 99% 在唬爛，但是長大的我居然知道哪些 99% 是唬爛
、哪些 1% 不是唬爛，也對於自己的腦袋裡面到底裝了多少無用的知識感到絕望 orz）

用自體細胞培養出特定器官甚至一部分身體的問題，我從頭開始講...（很長）

首先是自然的過程，稱之為發育。

想像一下，現在幾乎每個人都知道自己是從一個細胞變出來，就跟變魔術一樣。
一個人身上約有五百億到七百五十億個細胞，全部是從一個細胞分裂出來的。

人類從一顆受精卵發育成數百億細胞的個體，中間的過程十分複雜，即使是交給自然
也要花上九個月不眠不休的努力，每個步驟不能出錯。（出錯，大部分是死亡，少部份
成為殘疾的個體）

若要舉個譬喻，可以想像你經營一家公司，一開始只有你一個人，而且你必須從頭到尾
對於這家公司的「成長」不能有半點差錯，更糟糕的是你必須從一開始就把所有的計畫
寫好，交給未來僱用的公司幹部執行，而且這些幹部還會一層一層完全按照你的指示分
派工作給下屬。直到最後，你的公司有五百億個員工，每個員工都必須精確而且不能有
任何錯誤，全部都按照你先前交給他們的計劃書執行工作。

你的計劃書從一開始寫好之後，就再也無法更改。
最讚的是，你的公司直到最後居然還會賺錢，不會倒閉。

抱歉，目前科學界對於細胞發育過程的知識，幾乎是零。

另一個問題，每個細胞都必須執行特定的功能，組合這五百億個細胞成為一個個體才不會
大亂。所以科學家很早就發現正常的細胞裡面，絕大部分跟該細胞功能無關的基因都被
封印，而這個封印是不可逆的，無法解開。只有少數細胞因為功能需要，隨時待命可以
分化成其他種類的細胞，種類多寡則不一定。

除了受精卵之外的這些細胞稱之為幹細胞（stem cell），曾經紅極一時，還被視為醫學
的終極救贖，人類生命的救星。當然，之後大家都發現不是這樣...

退而求其次，目前的此一領域的科學研究，第一關就是：

我們是否能夠不使用受精卵或是胚胎幹細胞，就擁有可以跟它們相同能力的細胞？

為什麼不能使用受精卵或是胚胎幹細胞作研究？這是道德、政治、與宗教的問題，不行
就是不行。因為胚胎在大多數先進國家的道德立場上，算是「準個體」。
使用胚胎細胞等於謀殺。
科學界必須有非受精卵或胚胎幹細胞來源的全能細胞（totipotent 或 omnipotent cell）
，之後的研究才能繼續下去。
不然光靠目前美國法律所認可的十幾種幹細胞來源，這些研究作不作得下去很有問題。
因為這些幹細胞多半是功能殘缺不全，不然就是跟癌細胞差不多的失控細胞。

這個問題，不是只有細胞擁有「不老不死」的特性就行，癌細胞也是不老不死的失控
細胞。一顆受精卵或說「全能細胞」本身擁有一些與其他細胞不同的特性，才有可能
「從頭開始」發育成一個完整的個體。不過到底這些特性是啥，目前仍不清楚。更糟糕
的是，這些特性很可藏在卵子細胞本身所攜帶的物質，而不是基因調控的問題。
目前科學家對於基因調控以外的研究能力趨近於零，因為目前沒有任何有效的方法精確
測定某活體細胞的某個區域裡面某種分子的行為與數量（數量甚至才幾個分子）。

這些特性顯然比起「誘導多能幹細胞」（induced pluripotency stem cell, iPS cell）
來得完整，也因此受精卵、孢子與某些早期胚胎細胞被分類為「全能細胞」，因為它們
是已知有能力從單一細胞完整發育成正常個體的細胞。

一般認為即使是誘導多能幹細胞，仍缺乏一些未知的決定性因素，導致它們無法使用人工
誘導的方法成為全能細胞。

先前有板友提過 iPS 細胞，即上面提到的誘導多能幹細胞縮寫。其中一項研究是 2009 年
偉大祖國發表在 Nature 雜誌的方法[1]。這份報告確實是非常大的突破。因為他們透過
一些方法把 iPS細胞變成全能細胞之後，可以培育出完整的老鼠成體。

但是這些方法為什麼有用？沒人知道。「有效」也可能是亂槍打鳥打到的，但是至少表示
關鍵的原因就藏在這些方法裡面，雖說搞懂為什麼之後，其他相關的知識仍然是零。

板友提過，培養的過程裡面，就有相當比例的細胞變成異常的細胞（teratoma 可以理解
為發育異常的細胞，嚴格來說，跟癌細胞是有差異的）。
培育出來的老鼠，也有很多有「嚴重缺陷」（老鼠若是沒有可觀察到的缺陷，也不代表
牠完全正常），但是該團隊拒絕公佈嚴重缺陷的比例。
以報告中所描述成功的老鼠來說，可以繁殖超過三代而沒有「嚴重缺陷」。

不過這些缺陷無礙於這項研究的價值。

因為這個研究只是個起點，因為他們證明了誘導多能幹細胞可以再透過某些未知的原理
變成全能細胞。雖然變成全能細胞之後，依然要靠著自然的母體與胎盤才能發育。

打個比方來說，這種情況就好像一群鍊金術士按照一定的比例、份量、步驟，準備好優良
的材料，丟到潘朵拉的盒子裡面，居然變出了黃金。

但是沒有人知道為什麼準備這些材料就可以鍊出黃金。
而且怎麼鍊出黃金的過程仍然是個未知的黑箱子。

人類距離瞭解細胞如何發育的過程，仍然有太多的謎團仍未解開。
現在相關的科學領域，仍然在黑暗之中摸索前進。

回到義體的部份。

現階段的科學與技術無法直接培養出特定器官，其根源就是前述的問題：

根本沒人知道要怎麼作。

所以在某些 SF 作品裡面，就出現了複製人成為代用器官的來源。因為把一切未知的過程
交給自然，花上十幾年的時間養育為成體，把問題化簡為如何製作全能細胞，把剩下
的 99% 難題交給代理孕母，確實是一條可行的道路。

不過這條路當然是道德上禁止通行。

也因此有許多私人團體從二十年前就熱心於複製人技術，無視於法律與道德的存在。
甚至美國的科學家也抗議政府的管制太嚴格，會讓美國在這方面的科技遠遠落後那些
無視於道德立場的國家（例如偉大的祖國等等）。
不過嘛，美國是個保守基督教義至上（至少表面上）的政權，所以不行就是不行。

從工程的角度來看，基於機械與電子零件製作人工義體就是在人類解開謎團、不必違反
道德與宗教的立場之前，唯一可行的路。

人工心臟在幾十年前就已經有人開發用於臨床。當然，問題很多，尤其是血栓的問題。
但是以現代醫學已經可以進行心臟移植的程度來說，人工心臟只要能協助患者度過移植
前等待捐贈者的時間就好，不必考慮永久性。

但是其他的器官就沒有這麼進步了。洗腎設備某種程度上來說也是人工臟器，但是它
太龐大，無法放入體內。

人工關節、人工骨骼就提供機械強度的觀點來說，算是合格。但是耐用性與排斥的問題
仍然無法解決。

另一方面來看看義肢。

BBC 於 5/12 有一篇報導[2]，介紹的大概是目前全世界最先進的義肢。

這種還在實驗當中的義肢，最大的突破是一項稱為「特定目標的神經重新支配肌肉」
（實在不太會翻 >.<"）（targeted muscle reinnervation, TMR）技術。

這個義肢不會也不知道你的神經如何控制手部的動作，實際上科學家與工程師也不知道。
他們只是把原本控制手臂的神經（現在因為失去手臂而萎縮、沒有用途），重新接到胸部
的肌肉上，讓原本因為沒有手臂可以控制、造成幻肢痛與不適的神經再度有控制的對象，
再訓練這些原本是控制手臂的動作，透過胸部肌肉的動作表現出來。讓義肢讀取胸肌的
肌肉與神經訊號，再轉換為義肢的動作。

所以這種義肢並不是瞭解人類控制肌肉的訊號，而是訓練患者運用現有的神經與肌肉，
重新學習如何透過簡單的動作，對義肢發出簡單的命令。
雖然一點也不完美，但是它是目前工程上可以辦到最實用的辦法，實驗者也很滿意。

再回到 ACG。

如果我跟你說 ACG 裡面的 SF 不只 99% 唬爛，而且裡面剩下的 1% 引用的來源，經常
還是錯誤百出的資料，那麼這串討論也沒啥價值可言。

其實不會。

剩下的 1% 會欺騙不少可憐的阿宅跑去讀理工科系，就因為他們看了 ACG 之後，燃燒起
熱血，想把明明就不可能的事情化為可能，然後還不願意相信自己被騙了...

我就是其中之一...（掩面）

[1] Production of mice using iPS cells and tetraploid complementation
    Xiao-Yang Zhao, Zhuo Lv, Wei Li, Fanyi Zeng, Qi Zhou
    Nature Protocols 5, 963-971 (29 April 2010) doi:10.1038/nprot.2010.61
    Protocol

[2] http://news.bbc.co.uk/2/hi/health/8677132.stm

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◆ From: 192.168.10.77
推 deepseas:這就跟完全的性別轉換可不可行一樣，有解則兩個都有答案
推 WeasoN:如果承認說看不懂這篇我一定會被笑
推 shadowblade:還有reference.....專業推
推 m3jp6cl4:這就跟性轉換可以實行,但不一定能生,甚至不一定轉換成功
→ m3jp6cl4:就算轉換成功也無法理解中間是怎麼轉換的(拖走
推 deepseas:所以才會說如果完成了應該去拿獎，而不是玩弄「白老鼠」
推 flysonics:竟然還有reference 這不推不行XD
推 kuarcis:來源都給了只好給推啦
推 TheJustice:不如直接說看看哪部分是你這周的work?(大誤)
我的研究完全與此領域無關。

（謎之聲：臺灣哪裡會有性轉換的研究可作啊？翻桌！（咦？好像哪裡怪怪的？））

我對於會在西洽發正經文的我感到絕望，但是我也不知道這種文章出現在哪裡才正經...

推 miyazakiravi:推專業！
卻推不倒蘿莉（嘆）

話說今晚的連環爆炸妹控系列文實在太有趣了！
※ 編輯: spock           來自: 122.124.64.161       (05/19 04:24)