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從古代的親子鑑定談現代的人類白血球抗原「HLA」 熱門指數 : 5937
作者: sandy
中文名稱: 從古代的親子鑑定談現代的人類白血球抗原「HLA」   | 第二版 | 第一版 |
關鍵字: HLA,親子鑑定,滴血認親

    在缺乏基因的檢測的年代,無論是東方還是西方,人類都只是透過一些簡單的方法確認親子關係,好比身高、膚色、頭髮顏色、面目特徵或是信物。然而,由於遺傳變異,有些並不能作為準確的判斷依據,親兄弟也可能存在很大的差異,比如水滸傳中武大郎、武松兄弟倆,便是很好的例子。現今則有英國一對雙胞胎姊妹花瑪夏和米莉.畢格斯的實例,雖為雙胞胎,但一個為淺棕色髮白皮膚,另一個則為黑捲髮深色皮膚,這樣的特殊性也讓她們登上國家地理雜誌的封面。
    親子關係的判定在古代科學技術不發達的情況下是一個難題。狸貓換太子的故事中,包青天靠忠心的公公當證人,替李妃申冤;《乞丐王子》是靠藏起來的信物「玉璽」,才能證明愛德華王子身份;猶太國王所羅門則是依據「查情法」把孩子判給了親生母親。但看在科學辦案的今日,這些方法的證據力都太過薄弱了。
圖一、古代親子鑑定「滴血驗親」,認為「血相溶者即為親」。
  「親子鑑定」古已有之,「大宋提刑官」宋慈的《洗冤集錄》中對「滴骨法」就有詳實記載。在古裝劇中,滴血認親是慣用橋段,連續劇《後宮甄嬛傳》中就有此劇情。在甄嬛傳當中,最高潮的戲份恐怕當屬「滴血認親」,皇后主張要對甄嬛和皇帝的小孩進行滴血驗親,認為「血相溶者即為親」,驗血之時,皇后使計在水中加了明礬加速融合,甄嬛差點落入皇后圈套,讓皇上相信孩子是溫太醫的,幸而及時發現。不過滴血認親究竟可不可行?其實這種方法沒有任何科學依據。因為水的滲透壓(Osmolarity)遠低於紅血球,所以將血滴於清水,紅血球就會崩裂溶解,水分子就會滲入細胞融合。事實上如果將幾個人的血液共同滴注入水中,不久都會凝合為一,不必盡係骨肉至親。滴血認親之科學根據十分薄弱。在那民智未開的年代, 以此方式認證而受害的人也只能認命罷了。
    20世紀初,奧地利醫生卡爾.蘭茨泰納發現了ABO血型,血緣關係的鑑定開始步入科學的範疇。他也因此獲得了1930年諾貝爾獎。現代醫學,起初是採用紅血球細胞血型進行親子鑑定,然而,A、B、O、AB等4種血型的重複性太高,排除率只有60%(意即在100個『假』父親中,只能排除60個),辨別度太低,且這個方法只能排除親子關係,並不能證明親子關係。再加上「亞孟買型」等特殊血型陸續發現,以血型來判斷親子關係可能出錯,甚至因此造成家庭與法律的糾紛。
圖二、HLA位於第六號染色體的短臂上,包括一系列緊密連鎖的基因座A、B、C、DR、DQ。
    1976年,醫學界開始使用「人類白血球抗原」(HLA)的檢查來作親子鑑定,鑑別度可提高到90%左右。人類白血球抗原(英語:Human Leukocyte Antigen,縮寫為HLA)是人類的主要組織相容性複合體(英語:Major Histocompatibility Complex,縮寫為MHC),位於第六號染色體的短臂上,包括一系列緊密連鎖的基因座A、B、C、DR、DQ,與人類的免疫系統功能密切相關。其中部分基因編碼細胞表面抗原,成為每個人的細胞特有的「特徵」,是免疫系統區分自身和異體物質的基礎。除成熟的紅血球細胞外,HLA抗原幾乎分佈於人體的各種有核細胞以及血小板。
圖三、等位基因有顯性(A)、隱性(a)兩個基因,血型為複等位基因,有三個等位基因(IA、IB、i),HLA為更複雜的複等位基因,有數千個等位基因,因此如果沒有血緣關係,很難找到二個人的細胞表現出相同的HLA分子組合。
    HLA複合體是人體最複雜的基因系統,呈高度的多態性,主要原因之一是由於HLA複合體的複等位基因所致。遺傳學上將某一個體同源染色體上對應位置的一對基因稱為等位基因(alleles);可分為顯性等位基因,控制顯性表徵,以大寫字母表示,以及隱性等位基因,控制隱性表徵,以小寫字母表示。例如國中課本提到的豌豆的七種性狀:花色、種子顏色、種子形狀、豆莢顏色、豆莢形狀、花的位置及植株高度都各由一對等位基因(alleles)控制。當群體中位於同一位點的等位基因多於兩種時,稱為複等位基因(multiple alleles)。例如血型就是具有三種等位基因(IA、IB、i)的複等位基因。而HLA複合體基因位點多為複等位基因,且更為複雜,目前已發現的HLA-A等位基因有四仟多種、HLA-B 五千多種、HLA-C 三千多種、HLA-DR 二千多種、最少的HLA-DQ也有一千多種。是目前已知的人類染色體中基因密度最高,也是多型性最為豐富的區域,可以作為每個生物體與生俱來所獨有的生化指紋。因此如果沒有血緣關係,很難找到二個人的細胞表現出相同的HLA分子組合。
 

圖四、HLA等位基因數目隨著檢測技術的進步,近年來大幅增加,至今全世界檢測出的HLA基因數已達16000多個。
    HLA的遺傳單位是單倍體(haplotype),是指一條染色體上HLA各位點基因緊密連鎖組成的基因單位。人體細胞為二倍體(diploid),兩個單倍體分別來自父親和母親,共同組成個體的基因型(genotype)。由於一條染色體上HLA各位點的距離非常近,很少發生同源染色體之間的交換,因此親代的HLA以單倍體為單位將遺傳信息傳給子代。例如母親的基因型為ab,父親的為cd,則子代可能有4種基因型,ac,ad,bc,bd,某一個體獲得任一基因型的可能性都是1/4。故兩個兄弟姊妹有完全相同或完全不同HLA基因型的可能性都是1/4;一個單倍型相同的可能性是1/2。而子代和親代總是共有一個相同的單倍型。
 

圖五、親代的HLA以單倍體為單位將遺傳信息傳給子代。例如母親的基因型為ab,父親的為cd,則子代可能有4種基因型,ac,ad,bc,bd。
    HLA除可作為親子鑑定外,臨床上還有許多應用:血小板輸血:若能配合HLA的分型,找到HLA相合非親屬的捐血者加上血小板的交叉試驗,血小板輸血的效果會更好;器官及骨髓移植:受贈者與捐贈者間HLA的相合度愈高,可以提高受贈者的存活率及維持移植物的功能;與疾病相關:有某些特殊HLA抗原的個體較易罹患某些特殊疾病,尤其是自體免疫疾病。例如HLA-B27 被發現和僵直性脊椎炎(ankylosing spondylitis, AS) 有很高的關聯,95%僵直性脊椎炎的病人具有HLA-B27,而所有帶有HLA-B27的人中,有10~20%終將發展成僵直性脊椎炎。另外類風濕性關節炎(Rheumatoid arthritis, RA)也被發現與HLA-DR4有關。另有研究發現身上有HLA-DQB1*06:02基因的人是「猝睡症」高危險群;人類學研究:不同的種族,HLA的基因型分佈情形也會不同,因此HLA可用來研究人類的遷徙路徑及人類的類緣關係。
老師文章總評: 由淺入深,流暢完整。  
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