實驗室裡 實驗室外 一直念舊不願離開，但是PChome的系統如此不穩定，不得已，只好搬家了． http://seacity2.blogspot.com

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今年二月, 全世界研究生命科學的人都關注著一件事:隨著酵母菌, 線蟲, 果蠅, 以及阿拉伯芥之後, 人類基因體的初步定序結果正式發表在(Nature)與(Science)這兩本最負盛名的期刊上. 稱之為劃時代的成就, 其實一點也不誇大.

基因體(genome)定序計劃的目的, 是在解讀該生物體的遺傳訊息, 也就是把染色體DNA上所攜帶的, 由AGCT四種鹼基對所組成的遺傳密碼解讀出來. 解讀出這些鹼基對的排列, 目的在決定出一個生物體到底有多少個基因, 這些基因是誰, 以了解參與生命現象的要素. 換句話說, 如果把一個生物體的生命現象看成一齣紛雜繁複的大戲, 基因組定序的結果就是要告訴我們到底裡面有多少演員, 這些演員有誰. 但是每個演員的出場順序為何, 出現在哪幾幕, 飾演怎樣的角色, 演員之間如何互動, 對於這齣戲的劇情影響多大, 則無法光從演員的卡司名單中得知. 同樣的, 基因組定序完成, 我們可以推測預估有多少個基因, 這些基因看起來像什麼, 但是這些基因何時表現, 在哪些組織細胞表現, 所解譯後的蛋白產物有什麼功能, 這些蛋白質彼此如何相互作用, 對於生命現象又造成怎樣的影響,則是下一階段對於科學家的考驗挑戰與課題.

基因組計劃對於生物醫學的研究方式與思維帶來不少革命性的突破. 像是生物資訊學(Bioinformatics)的興起, 藉由應用電腦的龐大計算能力, 設計各種演算法與資料庫的分析, 來處理這些攜帶在染色體中的資訊, 可以產生許多過去想像不到的應用.
舉個小例子: 最近十分受人注目的一個題目是探討 post-transcriptional gene silencing 的機制, 在線蟲中的應用就是想了解 RNA interference (RNAi) 到底如何作用的. 而經由實驗資料的累積, 科學家可以推論出扮演 RNAi 作用的核心酵素應該有哪些domain, 應該具備哪些活性, 這樣的酵素應該有哪些特質, 然後設計適當的演算法去搜尋基因體的資料庫, 就可以找出可能的候選基因來進一步分析, 像這樣的方法則是在前基因體時代所不可能辦到的.

此外, 人類基因組計劃完成, 對於人類遺傳疾病的研究也是一項突破, 像過去辛辛苦苦地在某個染色體區域上 mapping, walking, 耗費時間人力與金錢去選殖一個可能的致病基因, 現在都因為有了基因圖譜, 知道那個染色體區域內有誰, 便可以直接鎖定嫌疑基因. 透過比較不同模式生物基因體, 還可以藉由等當的 ortholog 的功能探討, 提供對於未知基因研究入手的方向. 其他更野心勃勃的用途或延伸就更不用說了, 在酵母菌有人利用 two-hybrid assay, 把所有會彼此直接接觸相互作用基因都找出來, 在線蟲有人一個一個基因進行RNAi, 看看抑制該基因的表現造成何種表現型, 還有人要一一把基因體所攜譯的產物都表現出來, 利用低解析度的晶體繞射或NMR來決定大致的三度空間結構, 以了解分子作用的機制. 正因為基因體所攜帶的全部訊息內容既然已知, 這些利用地毯式系統化搜索的實驗就變成可行, 同時必定可以衍生出更多有用的資訊.

然而, 面對已經來臨的後基因體時代(post-genomic era), 研究類型的轉變是一個不可抵擋的趨勢. 以整個基因體為尺度的研究必須匯集相當的人力物力與財力, 所以小型的實驗室必定無法供給這樣的研究, 而有名望有資源有財力的大型研究群才有本錢投入這樣大規模的投資, 於是強者愈強弱者遇弱恐怕難以避免, 而大研究群這種財大氣粗的研究寡占心態明顯, 小實驗室想分一杯羹的機會微乎其微, 往後在主流生物醫學研究的版圖上, 恐怕大國小國更會涇渭分明.