我與榮陽團隊人類基因組的千萬鹼基定序計劃 - 泛科學

榮陽團隊第一個基因組研究的結果發表在Genomics ( Genomics 50:331-340; 1998 )。

這篇論文被成功大學蘇益仁教授譽為台灣第一個團隊合作的典範。

當時蘇教授 ... 000文字分享友善列印000來自台灣生命奧祕科技能源透視科學醫療健康我與榮陽團隊人類基因組的千萬鹼基定序計劃周成功・2011/11/05・1778字・閱讀時間約3分鐘・SR值573・九年級＋追蹤人類基因組定序計劃的討論肇始於1980年代中葉。

1986年我到美國冷泉港參加「智人分子生物學」研討會第一次聽到對這個計劃正、反兩方激烈的爭辯。

DNA定序本身是個極度耗費資源的實驗，定序的重點像2002年諾貝爾生理醫學獎得主SydneyBrenner就認為應該先從cDNA下手，因為cDNA的鹼基序列代表基因組中決定蛋白質胺基酸序列的資訊；但也有人不以為然，認為還是應該直接以人類基因組DNA為對象，因為cDNA序列大約只佔了人類基因組所有資訊的3%，無法代表完整的人類基因組。

像CharlesCantor還表示這個工作應該由物理學家來主導，因為他們比較善長組織和管理超大型的科學研究計劃。

另外由於DNA定序是件冗長單調的工作，不需要什麼創意，也有人主張不該交給研究生去作。

其他像如何發展高速自動化的技技術，如何尋求國際合作以爭取經費等等議題，都是討論的重點。

使我印象最深刻的是發現DNA雙螺旋結構的JamesWatson公然表示日本因為當時對美國有大量出超，因此必須出錢出力，否則以後禁止日本科學家使用人類基因組定序計劃的成果。

有了這次會議的接觸，使我開始關心人類基因組定序計劃的後續發展。

1990年，美國及英國共同主導的人類基因組定序計劃終於正式啓動。

我也開始留心台灣究竟該如何準備參與人類基因組研究。

由於臺北榮民總醫院慶齡基金會每年都會固定提撥經費，支持榮總與陽明大學從事肝癌研究的實驗室進行專題研究。

我和張仲明、胡承波、鄒安平、戚謹文、邱仁輝、雷永耀討論是否可以將慶齡基金會提供的有限資源集中使用，嘗試建立一些基因組研究的基本設施，累積一些經驗以作為未來台灣發展基因組研究的基礎。

大家都同意將全部經費由陽明大學蔡世峰領軍，購置了台灣第一部高速菌種自動挑選機。

共同以肝癌細胞中蛋白激酶的整體表現作為目標，探討肝癌中特定的蛋白激酶。

榮陽團隊第一個基因組研究的結果發表在Genomics(Genomics50:331-340;1998)。

這篇論文被成功大學蘇益仁教授譽為台灣第一個團隊合作的典範。

當時蘇教授告訴我，這樣的合作也只有榮陽團隊才有可能。

有了初步的研究進展與經驗之後，在國家衛生研究院的支持下，我和蔡世峰教授到美國參訪了在DNA自動定序儀器製造公司(ApplyBiosystemInc.)任職的陳奕雄教授和在多倫多大學從事EST(expressionsequencetag)定序的劉宗正教授，實地瞭解大規模DNA定序的過程與所需軟硬體設施的配合，並徵求他們協助國內發展基因組定序技術的意願。

當時陳、劉兩位教授都表現了高度的熱情，同意無條件提供人員訓練與技術轉移。

隨後在國衛院之支持下，榮陽團隊就開始進行小規模肝癌細胞的EST定序計畫作為大規模定序工作的暖身。

此時國際人類基因組定序計劃聯盟已正式大規模展開，計劃在2003年完成人類基因組定序的工作。

人類基因組定序是人類歷史上第一次大規模進行有關生命科學的國際合作，而其成果對未來生物醫學有極為深遠的影響。

榮總蕭廣仁教授認為面對這個人類歷史記錄的締造時刻，台灣不應該缺席。

抱持著這樣的使命感，榮陽團隊決定和台大陳培哲教授合作，以陳培哲教授過去研究所發現四號染色體中一小段在人類肝癌組織中經常發生缺失的段落作為目標，希望限期內完成一千萬個鹼基的定序，作為台灣對解讀人類基因組序列的貢獻。

這個計畫得到榮總教研部何橈通主任及張茂松院長的全力支持，先由榮總提供三千萬經費購買DNA定序儀器，另外三千萬經費購買DNA定序試劑，由蔡世峰教授負責技術引進，實驗執行。

楊永正領軍的生物資訊小組負責資料的編排整理。

蕭廣仁教授負責整個團隊工作的整合與人員培訓。

在何橈通主任克服萬難的後勤支援下，榮陽團隊的千萬鹼基計畫得以順利展開。

隨後國科會也提供了四千萬經費支持。

這個計劃以近一億的經費完成了超過一千萬高品質(錯誤率在萬分之一以下)的鹼基定序，相較於當時國外每個鹼基定序的成本超過美金一元，而錯誤率只能維持在千分之一以下，榮陽團隊的工作效率是值得驕傲的！在定序工作的最高峯，四部DNA定序儀每天三班，24小時無休的進行定序工作。

光是研究助理加上研究生、工讀生的人數就超過四十人。

全部定序工作在2001年國際人類基因組定序計劃的總召集人F.Collins寫信給蔡世峰教授，希望榮陽團隊同意將所定序的千萬鹼基序列納入國際團隊即將發表的人類基因組圖譜論文中劃下句點。

人類基因組定序初探的論文發表於2001年2月15日出版的「Nature」雜誌。

由蔡世峰教授代表榮陽團隊在個歷史記錄中提出了我們的貢獻，並讓台灣在這個歷史時刻上沒有缺席！本文原發表於周成功專欄[2011-10-28]日常隨手的物品，看起來像是海底世界！？德國紅點大獎—兩顆球對準，讓磁鐵相互吸引，觸發開關點亮燈！帶你看見看不見的世界，科學實驗室EP.4—史上最小顯微鏡！25的16%是多少？帶你一起更靈活思考！FinTech持續發燒，玩出Baas金融生態圈！夢想覺醒！探索自我潛能、打造夢想藍圖！相關標籤：千萬鹼基定序計劃基因基因組基因體定序鹼基熱門標籤：量子電腦BNT疫苗珊瑚諾貝爾獎前列腺文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論周成功7篇文章・ 0位粉絲＋追蹤周成功現任長庚大學生命科學系專任教授 研究專長:訊息傳導、腫瘤生物學RELATED相關文章現實中的「沙丘行星」：為何火星上有颳不完的塵暴？——《穿越4.7億公里的拜訪》大數據配對：《戀愛是科學》婚姻必勝公式，存在嗎？青點教主的廣播、配音與新媒體之路！ft.歐馬克【科科聊聊EP.57】第一輛MIT的「捷運」——淡海輕軌「行武者號」TRENDING熱門討論即時熱門人類為何會有月經？｜真．月經文01464小時前大坑9號步道有泰國眼鏡蛇？——並沒有！是台灣本土的「舟山眼鏡蛇」75小時前解構復活節島的「社會崩潰」迷思！——島民如何應對難料的氣候變遷？11天前HIV感染者接種肺炎疫苗新建議–先打13價再打23價11天前那些搞錯用途的毒物：第二屆泛泛泛科學Podcast主題票選222021/11/22如何漫遊元宇宙？Metaverse專文3選1：第二屆「泛糰策題高峰會」文章票選162021/11/12為什麼大家聽到臉書改名都笑了？綜觀科學界的一個Meta各自表述！82021/11/14大坑9號步道有泰國眼鏡蛇？——並沒有！是台灣本土的「舟山眼鏡蛇」75小時前094文字分享友善列印094人體解析生命奧祕醫療健康揭開人體的基因密碼！——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具科技魅癮・2021/11/16・1998字・閱讀時間約4分鐘＋追蹤為什麼有些人吃不胖，有些人沒抽菸卻得肺癌，有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢？這一切都跟我們的基因有關！無論是想探究生命的起源、物種間的差異，乃至於罹患疾病、用藥的風險，都必須從了解基因密碼著手，而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

圖／科技魅癮提供基因定序對人類生命健康的意義在歷史上，DNA解碼從1953年的華生（JamesWatson）與克里克（FrancisCrick）兩位科學家確立DNA的雙螺旋結構，闡述DNA是以4個鹼基（A、T、C、G）的配對方式來傳遞遺傳訊息，並逐步發展出許多新的研究工具；1990年，美國政府推動人類基因體計畫，接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入，到了2003年，人體基因體密碼全數解碼完成，不僅是人類探索生命的重大里程碑，也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。

原本這項計畫預計在2005年才能完成，卻因為基因定序技術的突飛猛進，使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展，早期科學家只能測量DNA跟RNA的結構單位，但無法排序；直到1977年，科學家桑格（FrederickSanger）發明了第一代的基因定序技術，以生物化學的方式，讓DNA形成不同長度的片段，以判讀測量物的基因序列，成為日後定序技術的基礎。

為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求，出現了次世代定序技術（NGS），將DNA打成碎片，並擴增碎片到可偵測的濃度，再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。

不僅更快速，且成本更低，讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對，解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤，也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面，儘管目前NGS並不能找出全部遺傳性疾病的原因，但對於改善個體健康仍有積極的意義，例如：若透過基因檢測，得知將來罹患糖尿病機率比別人高，就可以透過健康諮詢，改變飲食習慣、生活型態等，降低發病機率。

又如癌症基因檢測，可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測：前者可偵測是否有單一基因的變異，導致罹癌風險增加；後者則針對是否有藥物易感性的基因變異，做為臨床用藥的參考，也是目前精準醫療的重要應用項目之一。

再者，基因檢測後續的生物資訊分析，包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等，對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。

圖／科技魅癮提供建立屬於臺灣華人的基因庫每個人的基因背景都不同，而不同族群之間更存在著基因差異，使得歐美國家基因庫的資料，幾乎不能直接應用於亞洲人身上，這也是我國自2012年發起「臺灣人體生物資料庫」（Taiwanbiobank），希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。

而2018年起，中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」（TPMI），希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫，促進臺灣民眾常見疾病的研究，並開發專屬華人的基因型鑑定晶片，促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了20萬名臺灣人，這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者，超過99％是來自中國不同省分的漢族移民人口，其中少數是臺灣原住民。

這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫，其中，漢族的全部遺傳變異中，有21.2％的人攜帶遺傳疾病的隱性基因；3.1％的人有癌症易感基因，比一般人罹癌風險更高；87.3％的人有藥物過敏的基因標誌。

這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性，例如：若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型，醫生在開藥時就能使用替代藥物，避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰：個資保護與遺傳諮詢雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門，但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上，存在著道德倫理的考量，例如：研究用途的資料是否能放在病歷中？個人資料是否受到法規保護？而且技術上各醫院之間的資料如何串流？這些都需要資通訊科技（ICT）產業的協助，而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。

對醫院端而言，建議患者做基因檢測是因為出現症狀，希望找到原因，但是如何解釋以及病歷上如何註解，則是另一項重要議題。

從人性觀點來看，在技術更迭演進的同時，對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生？回到了解病因的初衷，在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時，家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等，都是值得深思的議題，也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。

科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好，因此，基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統，以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡，將是下一個基因時代的挑戰。

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