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第二章、 早期胚胎之發育生物學概述

第一節、 人體胚胎發育過程簡述

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第二章、早期胚胎之發育生物學概述

哺乳動物的發育從單個受精卵細胞開始,經過複雜的演變過程,包括細胞增 殖,分化,識別,遷移和功能表達,以及組織與器官的形成,逐漸成為一個健全 的生物個體。生物學上將人體的發育依特徵表象變化分成了胚胎期和胎兒期,而 早期胚胎則是指胚胎期的前兩週,這一階段包括:受精、卵裂、胚泡形成、著床

4。在此過程中,細胞並未高度分化,細胞尚保持著高度的分化潛能。

要討論早期胚胎在繼承法上的問題,就首先對早期胚胎本身生物學上的一些 特徵加以討論,並討論早期胚胎與胚胎期、胎兒期的個體的差別,這樣才能夠更 清楚為何對於同屬於未成型的人類個體,人類發育的不同階段,法律上會有不同 的評價,並以此作為之後討論早期胚胎法律問題的基礎。人體發育學本是生物學 上一重要分支,存在許多複雜概念與體系,如希望在一篇法律論文中即可對其作 深入探討,不異於緣木求魚,不切實際。本章僅從人體發育學基礎層面作簡單介 紹,並對對之後本文論點有所支持的生物學概念做詳細介紹、分析。

第一節、人體胚胎發育過程簡述

「人」之概念,無論從生物學,法學或是社會學上都沒有一個統一的明確 的定義,人之生命從何時開始也是生物學上懸而未決的一個難題。然而,如 果要從生物學上對人類發育進行討論,則毫無疑問要從受精開始。受精是兩 性生殖細胞——精子細胞和卵細胞相互融合,相互激活的過程。受精完成後,

4 高英茂,徐昌芬,組織學與胚胎學,頁 311,2001 年 08 月,人民衛生出版社,北京。

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一個受精卵細胞經過複雜的分裂,增殖為多個細胞,這些細胞又經過細胞分 化,轉變為不同的細胞類型,不同的細胞間相互識別,遷移,逐漸形成組織、

器官乃至最後的人類個體。而人類成年後,生殖功能逐漸健全,高度分化的 生殖細胞——精子細胞和卵細胞又重新形成。

在人類發育的過程中,存在著很多法律上難以加以定義的「物質」,如「精 子細胞」、「卵細胞」、「受精卵」、「胚胎」和「胎兒」。又因當代自然科學技術——

尤其是生殖技術的發展,以上這些「物質」很容易出現在人體之外,獨立於 人體而存在。這就情況下,法律不得不對其性質、地位加以定義、規範。

在討論這些法律規範之前,我們要先討論這些「物質」在生物學上的特性。

在這裡就從細胞分裂、細胞分化產生精子細胞和卵細胞開始。

一、 細胞全能性和生殖細胞

細胞分裂是一個母細胞產生兩個子細胞的過程,通常這兩個子細胞是相 同的,部分情況下產生的兩個子細胞是不同的5。細胞分裂是生物體增長和繁 殖的基礎。而細胞分化則是指在細胞分裂過程中,子細胞的基因選擇性表達,

而在結構和功能上,產生了與母細胞的穩定性的差異6

在個體的發育過程中,通過細胞分裂,個體細胞數目增加,而使個體成 長,而通過細胞分化,產生不同類型的細胞、組織和器官。

人類個體早期的受精卵,和早期卵裂生成的細胞7,具有形成一個完整人 類個體的潛能,這一潛能被稱作細胞全能性(totiotency)。而隨著人類胚

5 翟中和,王喜忠,丁明孝,細胞生物學,頁 281,2011 年 06 月,高等教育出版社,北京,第四版。

6 翟中和,王喜忠,丁明孝,細胞生物學,頁 318,2011 年 06 月,高等教育出版社,北京,第四版。

7 哺乳動物一般不超過 16 個細胞時期的卵裂球。

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胎發育和細胞分化過程,細胞的功能逐漸專一化,雖然細胞核內尚保留了人 類個體所有的遺傳信息,但卻喪失了成為一個完整個體的潛能。人類受精卵 分裂、分化為早期的具有高度多能性(pluripotency)的胚胎幹細胞(stem cell),而在之後的分化過程中,細胞分化潛能逐步受到限制8

生殖細胞(精子和卵細胞)是人類高度分化的細胞,不同於其他細胞的 是,生殖細胞的細胞核內僅擁有個體一半遺傳信息,即基因。生殖細胞在細 胞多能性上,屬於完全沒有分化潛能的細胞。

二、 受精與受精卵

同前所述受精是精子細胞與卵細胞結合的過程,兩個生殖細胞相互融合,

形成新的細胞核,重構了一個個體完整的遺傳信息,基因的重組使得遺傳信 息重組,新個體具有完全不同於母體的新性狀。受精後代謝緩慢的卵細胞轉 入代謝旺盛,開始分裂分化9

受精卵與生殖細胞相比,具有完全的遺傳信息,具有最完整的分化潛能,

即細胞全能性,是一個新的個體的開始。

8 Mitalipov , Shoukhrat / Wolf, Don : Totipotency, Pluripotency and Nuclear Reprogramming , 114 , Adv Biochem Eng Biotechnol, pp185-199(2009).

9 聶毓秀,組織學與胚胎學,頁 292,2000 年 07 月,人民衛生出版社,北京,第二版。

以成長為一個個體的可能10,PGD(preimplantation genetic diagnosis)即是取 出試管嬰兒在此階段的細胞,對胚胎日後成長為個體並無影響,以此細胞來 檢測胚胎是否攜帶有遺傳疾病的基因11。在三到四天內形成多細胞的實心細 胞群,被稱為桑椹胚(morula),並在第四天之後,進入子宮腔,形成有規律 排布的細胞組織,被稱為囊胚,這些細胞保持有高度的分化潛能,即多能性,

此為胚胎幹細胞研究的來源,IVF(in vitro fertilization,試管嬰兒,體外受精)

技術即是將取人體的生殖細胞,於體外進行受精,培養至囊胚期後植入母體。

11 Spits C. / Sermon K. , PGD for monogenic disorders: aspects of molecular biology , 29, Prenat Diagn, pp.50-56(2009).

12 Wilcox A.J. / Baird D.D. /Weinberg C.R. , Time of implantation of the Conceptusl and loss of pregnancy, in:

New England journal of medicine, pp1796-1799(1999).

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四、 胚胎期

在著床結束後,到第八週末初具人形前的這段期間被稱為胚胎期,在這 一時段,中胚層形成,三胚層分化,並逐漸分化為各種組織和器官,這是細 胞大規模的增殖,分化,遷移,識別和死亡的結果。在這一過程中,人類原 始的神經、心血管系統逐漸形成,眼、耳、鼻出現,顏面逐漸具體,四肢和 外生殖器逐漸完善。

這一過程是人體器官、組織原基發生的重要時期,故而此時期對致畸因 子極其敏感,是最易發生先天性畸形的時期13。孕婦在這一時期應盡量遠離 致畸因子。

導致畸形的原因多數是由基因和環境共同作用,而這些環境因素被稱為 致畸因子(teratogen),包括:

1、生物因素:各類病毒及微生物。

2、物理因素:各種射線、機械性壓迫和損傷。

3、藥物:各種抗生素。

4、化學因素:各類重金屬、防腐劑、工業廢料。

5、其他:吸煙、酗酒、缺氧及嚴重營養不良。

受到致畸因子影響最易發生畸形的時期便為胚胎期,胚前期受到致畸因 子影響後,胚胎通常會死亡,而胎兒期由於器官已經趨於完備,故而不會產 生宏觀的畸形14

13 聶毓秀,組織學與胚胎學,頁 307-308,2000 年 07 月,人民衛生出版社,北京,第二版。

14 鄒仲之,組織學與胚胎學,頁 299-300,2013 年 03 月,人民衛生出版社,北京,第八版。

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五、 胎兒期

從第八週末以後到出生這段時期被稱為胎兒期,在此期間,胎兒除了頭部 特大以外,已經初具人形。這一期間主要是組織和器官功能逐漸完善的時期。