細胞培養的背後

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本會實驗動物關懷小組整理
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  24期台灣動物之聲在「動物試驗的道德與利益」中,提及動物試驗的金科玉律為3Rs--Replacement(取代)、Reduction(減量)及Refinement(精緻化)。其中「取代」即為:減少動物的使用量,並儘量尋求替代方案,而細胞培養技術為其中重要的一環。因為,細胞培養技術代表不使用活體動物而完成科學、醫學及毒性研究。至少,這是大多數人的看法。但--這是真的嗎?

細胞之取得

  首先,為取得細胞必須殺害一些動物。例如,法國在1993年為取得細胞、組織及器官以供培養技術之用,共殺害了111,792隻動物;荷蘭在1995年殺害了114,012隻。幸好,相較於在原有活體動物內,細胞在塑膠燒瓶(plastic flask)中可以延續許多世代,所以可以減少活體動物的使用。但想在塑膠燒瓶中培養細胞、組織或器官,必需為這些細胞(組織或器官)設定適當的生長環境,為完成此條件,須要添加所謂的細胞培養液,以提供細胞(組織或器官)養分,而最常使用的是胎牛血清(Fetal Bovine Serum,FBS)。胎牛的血清擁有許多細胞成長及存活所需之物質,且可適性很廣,故胎牛血清是在活體外(in vitro)培養細胞、組織及器官的第一選擇。它被廣泛地用於研究及(生命科學的)工業上,使胎牛血清成為頗具商機的產品。

胎牛血清之獲得

  胎牛血清(FBS)的獲得,也是細胞培養技術的道德爭議點。

   血清是指沒有細胞及血小板的血液。胎牛血清,顧名思義即為未出生的牛的血清。在送往細胞培養實驗室中消毒過的培養皿之前,它們在什麼地方呢?

  胎牛血清取自母牛以放牧方式飼養之處(例如澳洲、南非、美洲),亦即母牛與公牛是以隨意一起漫遊的方式放牧的。公牛的加入是為了維持母牛群能聚集在一起,就如狗兒將羊群聚集在一起一般。如此會造成一些母牛在被群體送往屠宰場前懷孕,而母牛群平均年齡約兩歲時,會被集體送往屠宰場,所以,對農場主人來說,母牛是否懷孕並不重要。

  一旦到了屠宰場,包括懷孕的母牛在內,所有的母牛都會被屠宰。當屠宰場作業線在清除牛隻內臟時,可能會發現胎兒。如果屠宰場有足夠的設備,會迅速將整個生殖器官連同胎兒一併自母牛屍體內切除,並送往「小牛加工區」,在那裡進一步取得它的血液。

  首先,將胚胎自子宮中取出,將臍帶綁緊(防止胎兒之血液遭細菌感染,並由臍帶流失),洗淨、消毒。然後,一支粗大的針會由肋骨間的皮膚插入,直接刺入未被麻醉且心臟還在跳動的胎兒內。血液通常是藉自然形成的陰壓,直接由連接針筒的管子,流到無菌的血液收集袋中。血液取得後,便利用低溫凝結的方式,將血清分離出來。最後,這個胎兒會被銷毀,以確保不再供人類消費之用。

   在缺乏幫浦的情況下,胎兒血液是藉由重力及心搏的力量採集而得,故為了取得足夠的血液(以商業立場來看),必須在胎兒心臟仍在跳動的情況下執行。如果心臟會跳動,就定義上而言,這個胎兒是──活著的,但在遭受心臟穿刺之前卻未接受任何的麻醉。問題是,對一個將出生的動物而言,這是一個非常疼痛的過程。

   在最近的十到十五年間,許許多多的科學數據不斷地顯示哺乳類的胎兒,特別是像牛、馬、天竺鼠、綿羊、山羊、豬等,牠們的新生兒在出生時已發育的相當好,在出生前即能感知疼痛。近年來實驗動物的安樂死指導原則便指出:動物早在到了懷孕期的30%時便能感覺疼痛或不適。以牛的胎兒而言,整個懷孕期是九個月,所以從三個月開始牛的胎兒已有痛覺了。而供FBS製作之胎牛至少必須滿三個月,但進屠宰場時,牠們通常已是六個月或更大,所以,所有供FBS之用的胎牛對於疼痛都已有知覺,而牠們都未經麻醉!更糟的是,研究結果顯示哺乳動物的胎兒發育到一定成熟度時,比成年動物更敏感!當胎兒出生後,牠們對痛覺的敏感度才會隨著成長而遞減。

道德與利益

  反駁這種行為會對小牛胚胎造成痛苦的理由是:除了評估牛胚胎痛覺不是容易的事之外,在殺死母牛到執行心臟穿刺這段期間,牛胚胎會有缺氧的情形發生。在經濟動物人道屠宰程序中,常藉著讓動物缺氧而失去意識(可視為某種型式的麻醉),再予以宰殺,以達到「人道」之目的。許多證據指出:胎兒或新生兒對抗缺氧的能力比成年動物強的多。然而,在母牛缺氧及死亡過程,胎牛很可能正承受著長時間窒息!

   事實上,目前還沒有任何科學實驗能證實,小牛在心臟被刺下去的那一刻,意識是模糊的。這也就暗示在現在一般的實驗室設備,科學家在採用以上提及的程序對牛胚胎執行心臟穿刺時,應該考慮是否有麻醉的必要。這其實是應用倫理學的問題,科學家應該站在關切動物受苦的一方,但他們卻選擇忽視和漠不關心的一側。

   這呈現出一個道德問題,牽涉到動物實驗中所謂「替代方式」(alternatives)的使用(替代方法是指不直接對活體動物進行實驗)。再者,根據英國現行的動物實驗法律,以上提及的實驗程序,絕對可以被視為一個動物實驗;因為根據法律定義「對所有在母體內已發育五成的胎兒作實驗皆算是做動物實驗」。販售牛胚胎血清的商人辯稱,在中歐一些國家,牛胚胎是專門為了採集血清而培育的。顯然,當提到使用牛胚胎血清作細胞培養,會出現「在體外的矛盾」(contradiction in vitro)。每年,全世界大約有五十萬公升的血清是從一百萬個牛胚胎採集的。所以,大多數牛胚胎血清的供應商對於牛胚胎血清的來源,都持非常保留的態度,不願意提供更多訊息。

  最後,多數人都反對為了化妝品或化妝用品類研究而作的動物實驗。然而,在西方國家,採集血液樣本(抽血)被視為是一項「程序」,而非「動物實驗」。但是,如果抽血是為了提供化妝品的體外實驗,它還應該被允許嗎?而未出生的小牛應該為了這樣的目的,而承受更多的痛苦嗎?或者,就因為目前尚未得知小牛胚胎痛苦的程度,牠們就不應該被麻醉嗎?

   胎牛血清的成本高、來源不穩定,且考慮到它的品質(指標包括受污染情況、幫助細胞生長的能力等)和引發的道德性爭議,這種種因素加起來,使科學家開始找尋可替代牛胚胎血清的物質。目前的替代法有:

   1. 全部用合成的細胞培養液(不同的細胞狀況,須要添加不同的物質,這意味著須要昂貴研發經費)。

   2. 細胞培養液降低血清含量(比合成的培養液有較廣的應用性)。

  3. 用已出生的哺乳動物的血清替代,例如剛出生的小牛、小馬、成熟的牛(含較多內毒素及抗體,特別是在剛出生小牛的血清裡),已死的馬、豬的血清(不同於FBS的物質,但有相同的道德問題)。一種由初乳製造的替代品也已經被市場淘汰。目前看來,合成的細胞培養液做成的替代品似乎是最好的選擇。但是否為最佳的血清(或替代品)及濃度,得視被培養的細胞種類而定。

  綜合以上所言,我們應該銘記在心的是:(1)許多哺乳類動物的胎兒在母體發育時,就具有感受痛苦的能力。(2)牛胚胎血清的使用,絕對有道德爭議。因為我們還不知道小牛在心臟被刺穿的那一剎那,究竟感受到多大的痛楚。(3)使用其他種動物的血清(例如捐贈的血清),同樣有動物福利的爭議,因為還是牽涉到細胞培養的問題(4)即使是作細胞培養的研究,仍是需要犧牲動物的。

  這些結論明白指出,作為替代活體動物實驗方法之一──細胞培養技術,絕對不能理所當然地被視為完全符合人道精神,而免於思考動物福祉的問題。

後記

  過去在實驗室工作時,只知道胎牛血清價格昂貴,卻沒有意識到生命是如何被殘害,而少了一份謹慎、感恩的心,甚至還傻傻地慶幸自己不必以迫害動物的方式進行實驗。我們得肯定細胞培養技術減少了許多其他實驗動物的死亡,但面對冰冷的細胞或血清時,我們怎能輕率地忽視它背後的殘酷?

  動物試驗在人們現行的需求下,仍是道德與利益難以取捨的問題,但如果我們願意以多一點同理及同情的心境看待這個議題,我們可以幫助動物減少許多不必要的痛苦,例如,改進取得血清的方式,甚至改變動物品種,或是使用新生的動物等;最重要的是--減少不必要的動物試驗,並重視動物在犧牲的過程所遭受的痛苦,才有可能認真地思考動物試驗的金科玉律:3Rs--Replacement(取代)、Reduction(減量)及Refinement(精緻化)。

  

  註1. 欲得知更多關於胎牛血清及其替代方案等資訊,可以到 Http://prex.las.vet.uu.nl/nca/網站,選擇⟨Documents⟩,就能看到關於家畜血清製成的研究報告摘要和其衍生出的道德問題。關於這個議題的出版品將會問世。

  註2. 「荷蘭替代動物實驗研究中心」(NCA:Netherlands Centre Alternatives to animal use)目前計畫和「歐洲替代方式審核中心」(ECVAM:European centre for the Validation of Alternative Methods)合作,針對此議題成立一個研討會。這將會是此議題首度以科學的角度被進一步探討,研討會中將討論:用未出生的動物作實驗的道德性,以及未出生動物的福利。

  感謝 Carlo Jochems提供資料,郭秉瑛小姐義務翻譯

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