正夯的基因轉殖技術-胰島素的生產
國立台灣師範大學生命科學系李冠群 助理教授責任編輯
國立台中二中 何宸岳老師 撰寫/臺灣師範大學 生命科學系 李冠群助理教授責任編輯
過去，人類為了得到5毫克的生長因子，必須從五十萬頭羊的大腦萃取才能獲得。現在，人類透過生物技術中的基因轉殖技術，便可得到大量且便宜的藥物。
何謂基因轉殖技術？所謂基因轉殖技術是將外來DNA移殖至動、植物或微生物等生物細胞，使細胞組織表現外來基因特性，進而產生外來基因表現的蛋白質。
1982年，胰島素是第一個獲得美國食品藥物管理局(FDA)核准上市的基因工程藥物，Genentech公司將人類的胰島素基因送入大腸桿菌細胞內，藉由大腸桿菌來大量生產第一型糖尿病患所需的胰島素。
第一型糖尿病是由於人體免疫系統失靈，導致自己的抗體攻擊自己的胰島細胞，使得胰島素不足而造成糖尿病。過去基因轉殖技術尚未發展時，人類只能從 7.5公斤的新鮮牛或羊的胰臟萃取出1公克的胰島素，若以目前全球約1.94 億人患有糖尿病的病患需求來看，共需要14.55 億公斤的胰臟原料，但實際上達成這樣胰臟原料需求是辦不到的。
幸好1973年Cohen與Boyer等人發明基因重組技術，開啟了人類利用基因轉殖技術生產蛋白質藥物，將過去昂貴、費時、費工的蛋白質，變成既便宜且大量生產而造福廣大病患的恩物。
Genentech公司使用的技術是先萃取出大腸桿菌質體與含有人類胰島素基因的DNA，之後利用可以切割特定部位的DNA限制酶切割質體與胰島素基因，而此時切開的質體與胰島素基因具有相同的切位，隨後利用 DNA黏合酶將這些切位連接，進而連接胰島素基因與質體，完成重組DNA的構築。
將建構好的重組DNA送入大腸桿菌細胞的技術稱之為轉型，而轉型的方法有很多，必須依照被轉型細胞的特性來選擇，如常用的有PEG轉型法、電穿孔轉型法、病毒轉型法等。
目前大腸桿菌轉型法較常使用的是凍熱細菌質體轉型法，將質體DNA與細菌勝任細胞混合後，置於液態氮內5分鐘進行凍處理，再立即移至37℃進行熱處理5分鐘後，直接塗佈於已在37℃回溫之選擇性培養基，置於 37℃下培養16-18小時，即可完成轉型。
成功轉型的大腸桿菌會被篩選出來，主要是因為重組DNA上面具有特殊基因可以作為篩選的工具。篩選出來的大腸桿菌便可以表現出人類的胰島素基因，而產生大量的胰島素。
但由於原核生物例如大腸桿菌基因表達蛋白質的系統不同於真核細胞，所以大腸桿菌產生的人類胰島素會有些許地方與人類胰島素不同，因此目前已有真核生物用來取代大腸桿菌以生產人類酵素或蛋白質，例如酵母菌、動物細胞與植物細胞等。
然而，基因轉殖技術並不是萬能的，有些道德倫理以及自然生態平衡的問題，例如複製人、基因轉殖生物破壞自然法則等棘手問題，是目前人類需要去克服的。
