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「惱人的果蠅」揭開人類遺傳學研究 孵育出多位諾貝爾獎得主與科學家

2021-05-22 09:19聯合報 記者韋麗文╱台北報導

eyelessey基因決定細胞發育為複眼的命運,左邊的果蠅因為不表現ey基因,因...
eyelessey基因決定細胞發育為複眼的命運,左邊的果蠅因為不表現ey基因,因此沒有眼睛。圖╱摘自孫以瀚簡報

繞著腐敗水果飛舞的果蠅很是惱人,然而有一群科學家卻專司孵育果蠅,而果蠅也孵育出了十位諾貝爾獎得主與無數的科學家。全台灣最了解果蠅的男人,是國衛院分子與基因醫學研究所所長孫以瀚。他的實驗室中,上萬隻的果蠅養在試管瓶中。他發現,果蠅視覺系統發育的分子調控機制,並繼續深究發育成眼睛的機制、感光神經細胞與膠細胞的交互作用,以及生長中的複眼如何吸引氣管伸入。

國衛院分子與基因醫學研究所長孫以瀚,堪稱全台灣最了解果蠅的男人。記者曾學仁╱攝影
國衛院分子與基因醫學研究所長孫以瀚,堪稱全台灣最了解果蠅的男人。記者曾學仁╱攝影

果蠅夠簡單 研究最廣泛

孫以瀚從台灣大學植物系畢業後,遠赴美國求學加州理工學院生物學博士,在耶魯大學生物系作博士後研究,曾任國科會副主任委員,現為中研院分子生物研究所特聘研究員、國衛院分子與基因醫學研究所合聘特聘研究員兼所長。

孫以瀚笑稱,在大學時代,他原本發誓不做果蠅研究、不要再洗發臭的果蠅飼養瓶、不要再看顯微鏡,卻又一頭撞進果蠅的世界。他解釋說,果蠅只有四對染色體,卻與人類高度相似,75%的人類疾病基因有可對應的果蠅基因。因著果蠅「夠簡單」、「夠經濟」的特色,讓果蠅成為全世界最廣泛的研究材料。

基因概念 證明位於染色體

人類遺傳學研究的進展,與果蠅密不可分。因為一隻白色複眼的果蠅,證明原本模糊的「基因」概念,真的位於染色體,且會遺傳給子代,掀開遺傳學的篇章,讓摩根獲得1933年諾貝爾生理醫學獎;發現X光可改變果蠅基因,也就是透過人為方式產生基因突變,讓繆勒獲得1946年諾貝爾生理醫學獎。

若重複排列果蠅同一個基因,果蠅就會長出兩個體節、或翅膀,證實單一的基因可以控制身體某一部分的發育,愛德華、克莉絲汀、艾瑞克因此獲得1995年諾貝爾生理醫學獎;人的先天免疫也受到基因調控,因此布魯斯與瑞夫一起獲得2011年諾貝爾生理醫學獎。而找到控制生理時鐘的period基因的霍爾、羅斯巴希以及楊恩,獲得2017年諾貝爾生理醫學獎。

過度分裂細胞 可能變腫瘤

科學家們發現,eyeless基因可以主控眼睛發育的命運。孫以瀚也著迷於果蠅的眼睛發育,他的實驗室中,找到了負責眼睛細胞分裂的eye gone基因,當eye gone表現越多,則果蠅的眼睛越大。調控基因的發現也為腫瘤的發生指出一條路,因為過度分裂的細胞就可能成為腫瘤,看似配角的調控基因,其實大有玄機。

此外,果蠅研究中也發現,訊號傳遞鏈活化會讓細胞分裂,又不凋亡,便成為眾所皆知的「癌症」,而癌症的轉移也與基因有關。孫以瀚說,從果蠅身上發現,治療癌細胞時若僅以殺死癌細胞,卻不趕緊排除,半死不活的癌細胞就會放出訊號,增生更多的癌細胞。

孫以瀚說,目前正在研究視覺系統中感光神經細胞與膠細胞,可能與極為棘手的膠質細胞腦瘤有所關聯。研究人員正在研究感光細胞如何影響這些膠原細胞的分裂、生存、遷移與分布。

尋找新方向 騷動想像力

孫以瀚指出,研究的最終目的在於解答人類的健康問題。經過一百多年的研究,果蠅是被研究的最為透澈的,還能找到什麼新方向嗎?永遠在騷動科學家的想像力。

果蠅是全球最廣泛的研究材料,75%的人類疾病基因有可以對應的果蠅基因。 記者曾學...
果蠅是全球最廣泛的研究材料,75%的人類疾病基因有可以對應的果蠅基因。 記者曾學仁╱攝影

國衛院分子與基因醫學研究所長孫以瀚。記者曾學仁╱攝影
國衛院分子與基因醫學研究所長孫以瀚。記者曾學仁╱攝影

癌細胞
腫瘤
遺傳

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