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天書抄完,好戲上場

謝宏媛
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謝宏媛

2000-01-01

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天書抄完,好戲上場
 

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本文出自 2000 / 1月號雜誌 第163期遠見雜誌

「神農嘗百草」的經驗論用了幾千年,二十一世紀,我們終於走入用理智探索生命的時代。掌握生命自主權的關鍵點,正是人類基因組計畫(Human Genome Project,簡稱HGP)的完成。

基因組就是「一個細胞內所有基因的總和」。

人體約由一百兆個細胞組成,每個細胞的細胞核裡,都有二十三對染色體,上面排滿或長、或短的基因。基因全是「ATCG」四種鹽基的排列組合(就像電腦用○和1儲存資訊),負責發送訊息、製造蛋白質,控制各種生命表現。

基因組計畫完成,代表人體所有基因在染色體的位置,以及ATCG排列順序都被確定。如此一來,我們就可以進一步研究哪些基因控制哪些表現(長相、智力、器官功能等)、基因和基因間有什麼關聯(合作、競爭)、每個基因在什麼時候發揮作用、個體間基因的差異,以及各種疾病是由哪些基因出錯造成。這些都是生命運作的最基本知識。

生技產業,商機無限

陽明大學生命科學院院長徐明達說,如果把人體基因組看成莎士比亞的巨著,人類基因組計畫就是一群小學一年級學生在努力地抄書。小學生看得懂字母(a-z)和一些簡單的字,瞭解一點點文法,但是絕大多數的句子、段落、章節,甚至書的中心思想、意境,對他們來說實在太困難。雖然抄這些書非常繁瑣、無趣、又花錢,卻絕對必要,因為如果連書都沒有,根本無從閱讀研究。

以前科學界擁有的只是斷簡殘編,研究或應用都像瞎子摸象;現在不同了,在這些書全部抄完以後,真正的好戲才要開鑼。要做的事千頭萬緒,應運而生的商機也是無窮無盡。新世紀的生技產業,將會像現在當紅的資訊電子業,分工愈趨細密。

人類基因組計畫對產業帶來的影響,在可預見的未來至少包括:新藥加速開發、疾病診斷、治療和預防的新方法出現、生物資訊的運用、醫療個人化和新興的服務業。

新藥開發機會更多

根據IMS Health公司的統計,一九九八年全球藥品市場銷售額為三千○二十九億美元,預估二○○二年將成長至四千一百一十九億美元,這個市場大得驚人,遠遠超越電腦或半導體業。而藥品市場的主要利潤,來自新藥開發;基因組計畫完成以後,將對新藥開發有極大的助益。

研發人員在設計一種藥物時,必須先瞭解,所欲治療的疾病,將藉由哪些途徑、經歷哪些步驟對人體造成危害,只要阻斷(或打通)某一個步驟,就可以減輕或解除病症。由於人類目前對疾病的瞭解有限,很多疾病的成因、在體內造成的改變都不是那麼清楚,所以藥品研發人員,大約只有五百個target(標的物)可用於阻斷致病機轉。

專門做生技評估和投資的誠信創投協理沈志隆指出,基因定序後,可以運用這些資訊解讀一些重要基因的功能,進一步瞭解許多疾病的機轉。到那時,target可能從五百個暴增到三千至五千個。

「從前以有限的target做研究,已經創造這麼大的產值,現在target的數量擴大十倍,市場絕對有爆發的潛力,」沈志隆說。

進一步思考,把藥送到想送去的target(也就是所謂的「藥物運送」,Drug Delivery)不只是象牙塔裡的學問,也是一個大有可為的產業。

新的診斷、治療和預防粉墨登場

除了新藥開發潛力無限,基因組計畫的完成,也將疾病的診斷、治療和預防帶入新局。

任職於美國Cerela Genomics(即將在今年春夏間搶先完成人類基因組初稿的私人公司)的華裔科學家陳奕雄指出,雖然每個人體內的每個細胞都帶有一模一樣的基因組,但不同組織器官的細胞發揮功效的基因也不相同。發揮功效的基因會放出一些訊息,基因組計畫完成以後,實驗室只需要一點點訊息,就可以找出是哪些基因在發揮功效。

依照這個原理去做,就需要很多複雜的技術,而「基因晶片」和各種精密儀器也應運而生,相關產業一旦蓬勃發展,會使未來的疾病診斷更快速、更準確。

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美國國家衛生署癌症研究中心(NIH-NCI)在一九九七年夏天開始一個研究計畫,預計要將主要十幾種癌症的相關基因找出來。這也是人類基因組計畫帶來的影響。

既然找得到致病的基因,照理說只要把不好的基因換成好的基因,就可以達成治療的目的,這就是所謂的「基因治療」。

中研院生醫所研究員楊文光解釋,美國早在一九七○年代基因治療技術成熟以後,就一直處於該不該做的爭議中。直到一九九○年才由一種嚴重而罕見的疾病開始著手。

已發展二十多年的基因治療,失敗的例子很多,但工業先進國和跨國大公司仍在持續努力,使這個夢想愈來愈快實現,「只要有一個美國FDA核準的成功治療方式就行了,」楊文光樂觀地說,「我認為最快只要五到十年。」人類基因組計畫出爐以後,基因治療會如何的百花齊放,楊文光簡直不敢想像。

消極的治療,不如防患未然,基因組計畫完成以後,各種與基因相關的疫苗(愛滋病、登革熱、感冒等)研發,都將有用不完的研究資料。

看人治病、對症下藥

過去人類各種診斷、治療和預防疾病的方法,都是根據多數人的反應發展出來的經驗,很難顧及個體差異。如果你和年紀相仿的朋友都有喉嚨痛的現象,兩人相約上診所,醫師可能開同樣的藥。但是服藥以後,你的症狀解除,你的朋友卻仍然疼痛不堪,還開始過敏。為什麼會這樣?

人與人之間的基因,約有○.一%的差異,除了同卵雙胞胎,每個人的基因組都是獨一無二的。徐明達說,從前只能籠統地講某個人的體質差,將來每個人都可以擁有一張自己的基因卡片,只要看病的時候出示它,醫師就會視個人的狀況給與不同的治療,以達最好的效果。

達到這個境界的前提是,人類必須對基因控制的各種生命表現,有徹頭徹尾的瞭解(讀懂莎士比亞的書),更重要的是,結合快速處理巨量資料的能力。

生物與資訊的結合,創造出生物資訊(Bioinfomatics)這個新興又燙手的名詞。

生物資訊:知識就是金錢

當人類基因組計畫進行時,科學家就已經意識到生物與資訊結合的重要性。因為人類有十萬條以上的基因,包含三十億個ATCG排列組合的鹼基對,要處理這麼多的資訊,非得運用設計很好的電腦軟硬體才行。

交通大學生物科技研究所教授張正相當看好生物資訊的前景。他注意到,短短數年間,幾乎各大藥廠都設了生物資訊部門。基因組計畫完成後,相關的各個產業也都需要運用生物資訊的技術。

張正舉例:未來,兩平方公分大的生物晶片可以在一次實驗中,快速地檢驗一個檢體中的上百萬個基因,做出來的數據如何處理?如何判讀?非靠電腦不可。

他還研判,生物科技需要牽涉這麼複雜的知識和技術,勢必要以最簡單的方式,讓普羅大眾能夠接受,「牽涉十幾個參數的股市資訊,只要畫成股票週線圖就一目瞭然,」張正認為,將來以圖像、圖示和動畫表現複雜的生物資訊,一定是無可避免的趨勢,所需人才得從現在開始培養。

基因組計畫完成,帶動生技產業全面向前衝刺,特別的是,提供研發工具和專業服務的行業也會興起。

「就像美國西部開拓史,」沈志隆比喻,「真正挖到黃金的人少,倒是賣工具、做食衣住行生意的人一定會賺錢。」

由於基因定序的影響實在太大,隨著計畫完成之日趨近,美國市場沈寂多年的生物科技股也從一九九九下半年開始回暖,呈現谷底翻身之勢。

二○○○年春天,基因定序的工作將初步完成草圖,二○○三年(或許更快)精確詳盡的版本將會出爐。不少生技產業的研究者都斬釘截鐵地說,未來三年是切入生技產業的最好時機。不過,面對這門下世紀勢將狂飆,而且毫無疑問將是科技導向的新興產業,現在的當務之急,恐怕是趕快惡補複雜難懂的生物知識吧!

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