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生物科技與法證科學 講者 : 張錦賢 日期 : 2005年2月5日 henrykyc@ 大綱 1. 生物科技之定義、發展史 2. 生物科技之範疇 3. 生物科技之應用 4. 生物科技之衍生問題 5. 法證科學簡介 6. 法證DNA 分析 7. 案例 8. 法證DNA分析之新發展及爭議問題 Biotechnology 生物科技 生物技術 生物工藝 生物工程 (可譯自Biological Engineering) ???生命科技、生命科學、生物科學 定義 生物本身及其成份的商業開發 (Primrose, S. B) 生物科技之發展史(一) 釀酒(公元前6000年) 漁農業(馴化技術) 養蠶(?嫘祖) 麵包 發酵/醃製食品 觀察及發現微生物 工業原料之生產 抗生素(20世中葉) 生物科技之發展史(二) 確立重組DNA 技術(1972) Asilomar conference(1975) 單克隆抗體(1975) 重組胰島素(1982) 聚合酶鏈反應(PCR)(1983) 轉基因生物/基因改造生物(GMO)(1986) 複製動物(Dolly, 1996) DNA芯片(1997) 破解人類基因組(2000) 生物科技之範疇 遺傳工程/基因工程 單克隆抗體製造技術 發酵技術 下游處理技術 工業微生物技術、酶工程、複製技術、蛋白質工程、細胞培養技術、生物芯片/晶片技術、生物信息技術等 遺傳工程/基因工程 由人工操作來改變遺傳物質的一種技術 重組DNA 技術 利用酶將DNA 切割, 連合及重組 EcoRI 識別位 GAATTC G AATTC CTTAAG CTTAA G 利用連合酶可將切開片段重新連合 遺傳工程/基因工程 聚合酶鏈反應(PCR)(Kary Mullis,1983) 複製特定的DNA序列 可以產生/複製數以百萬計的相同DNA片段 例子: 藥物蛋白的製造 (* 利用基因工程技術可將特定的基因連合到細菌的DNA 中, 以製造藥物蛋白) 發酵技術 在發酵缸中大量培養细胞和生產代謝產物的工藝技術 藥物蛋白的製造 (* 携有該特定/外來基因的細菌, 經過發酵過程, 每一顆細菌, 都像一所小工廠, 不斷生產藥物蛋白) 下游處理 從發酵液中分離和純化產品的技術 藥物蛋白的製造 (*發酵液中的藥物蛋白,經過下游處理(柱), 提鍊成純的藥物蛋白) 生物科技之應用(一) 醫療 重組蛋白—胰島素、肝炎疫苗 診斷 以單克隆抗體、PCR 診斷疾病 漁農業 轉基因生物—高產量乳牛、抗虫害植物 環保 以細菌降解污染物 採礦 生物淋溶技術(bioleaching)—金、銅、鈷、鈾等 生物科技之應用(二) 食品革新 單細胞蛋白(SCP)、甜味劑(低熱) 能源 生物能源—酒精 法證科學 DNA紋印技術/DNA指模 其他 人造雪、螢光魚、複製猫 生物科技衍生的問題 轉基因生物的安全性 複製生物／人的宗教及倫理問題 基因資料的私隱問題 基因治療 幹細胞(stem cell)的倫理問題 生物戰 法證科學簡介 法庭科學 定義--法律事務的科學應用 宋朝宋慈(1186-1249)洗寃集錄 1. 分辨扼死或溺斃 2.分辨焚屍或燒死 3. 滴血法 法證科學之範疇 現場勘查技術 毒理分析 交通意外調查 文件鑑證技術 槍械及軍火鑑證 纖維分析、工具痕跡分析 血濺形態分析 法證DNA 分析等 傳统血型分析 只可用於排除某一疑犯 分辨能力低 約 50% 香港華人是O型血型 不能分析變壞樣品 所需樣品份量多 不能分析微量人體物質(例如: 手皮細胞) 法證DNA分析 可用於指證某一疑犯 分辨能力高 可分析變壞樣品 所需樣品份量極少, 如手皮細胞等 技術可被自動化 現場勘查及物證檢驗 每次接觸皆留下蛛絲馬跡 Every contact leaves a trace (Edmund Locard) 物證傳遞 人傳人 人傳物件 現場勘查 物理物證 鞋印、玻璃碎、纖維等 生物物證 血漬、精液、唾液、毛髮、手皮細胞等 遺傳學 人是由無數細胞組成 每一顆細胞的DNA/染色體皆相同(紅血球除外) 染色體包含很多基因 基因是一對的,一個來自父親,另一個來自母親 遺傳學(圖解) 法證DNA 之分析 步驟一: 從生物樣品提取DNA 步驟二: 量度DNA片段/基因長度 步驟三: 較對DNA分析結果 步驟一:從生物樣品提取DNA 將清洗過的樣品放入膠管(1.5ml) 加入水、樹脂 將膠管放於100℃水浴, 反應8分鍾 (* 樹