以靈芝基因體解讀計畫，推動生醫研究的轉型

楊永正, 4/12/2001

生物醫學研究的危機與轉機

目前國內的生物醫學研究面臨的是一個轉型的階段，就像是我們的經濟必須由勞力密集的產業轉型到技術密集的產業一樣，它是一個危機，也是一個轉機。一旦轉型成功，就如毛蟲蛹化成蝶，將進入另一層次。在這過程中，過去由下而上的發展策略的缺點是效率不夠，必須透過由上而下的方式，才可能追上國際上進步的腳步。在後基因體世代，必須推動大型計畫，才能帶動整個生物醫學界的轉型。

前述的轉型，所指的是生物醫學要由過去研究個別基因的層次，提昇到一個能靈活地由整體的角度與個別的角度來看問題的層次。在科學雜誌 (Science) 上有一幅漫畫充份地顯露出不積極轉型將面臨的危機。這漫畫中將傳統的遺傳與生化研究比喻為用魚竿釣魚，而將基因體學(對應到遺傳學)與蛋白體學(對應到生化學)比喻為用魚網捕魚。過去台灣漁船用流刺網捕魚，曾被認為會破壞海洋生態，而基因體學與蛋白體學的發跡，正是生物醫學界生態改變的主因。基因體學與蛋白體學徹底改變了生物學的研究模式，就像是工業革命讓我們由人工轉用機械，它使生物醫學界在過去「hypothesis driven」的研究模式外，加入了「discovery driven」的研究模式。這些工作都需要投入鉅資，以巨量分析 ( high throughput analysis ) 的方式，全面性地搜集資訊。國內即使在這方面集中資源，迎頭趕上，所面臨的問題是如何讓眾多不具這些能力的生物醫學實驗室一起轉型。

生物資訊學研究能力的培養，其實是這轉型過程中的關鍵步驟，因為網際網路上已有眾多的資訊可讓我們立即開始使用已累積的基因體學與蛋白體學資訊，而不必等待國內資訊的產生。換言之重點投資基因體學與蛋白體學，將使國內能擁有自己的資訊，在未來產生國際競爭力，而重點投資生物資訊學，將讓我們在建立這些基因體學與蛋白體學基礎架構的同時，能學習怎樣使用這些資訊。國內過去引入遺傳工程學的技術，現在已如水銀洩地般地深入到生物醫學的各子領域。在未來生物資訊工具的使用，將如遺傳工程的技術那樣，成為各生物醫學實驗室中必備之工具。

靈芝基因體解讀計畫可促成生醫研究的轉型

接下來的問題是要如何推動一個大型計畫來帶動部份傳統生物醫學的實驗室來使用生物資訊呢？其中的關鍵在於先產生具臨界質量人力的研究團隊，將來才能相互討論、合作，進入良性循環，越滾越大。我個人認為做基因體解讀的工作，將是一個讓傳統生物學家熟悉基因體學與蛋白體學思考模式的起點，因為它能讓大家一起學習如何使用現有的資訊。基因體註解是解讀的第一步，它需要生物醫學界各子領域的專家通力合作，例如生理、藥理、或是膜蛋白的專家，將能協助預測膜上的受器，離子通道，…等。在這過程中，生物資訊學者若能與各領域的專家一起工作，一方面能協助於各領域的生物醫學研究者瞭解生物資訊的存放與使用方式，更能將初級的自動化註解，昇級到專家的註解層次。國內不同的單位有不同的特色，靈芝基因體解讀的計畫有助於各單位發揮自己的特色，在此同時，又能集合大家的力量，一個具指標意義的生物。這將增加國際的競爭力，因為一旦有能力做一個生物，就能用同樣的合作方式做其他的生物。

在這樣的理念下，我們需要一個具領導與協調能力的生物資訊中心，建立一套分散式的註解環境，讓不同領域的生物醫學研究者，在經過必要的訓練後能開始註解自己所熟悉的分子(例如藥物受體)或路徑(例如訊息傳導)。生物資訊中心在平時可協助各領域的專家解決問題，並建立共用的資源。在各專家有經驗後，甚至可建議生物資訊中心協助其安裝或協力發展新的工具程式。這種分散式的註解，就像是平行運算，要得到高效率，就需在不同的階段用研討會的方式集合羣力，做溝通協調。此時生物資訊中心可即時為研討會中的各專家做計算，讓專家們集中心力做腦力激盪，徹底地將一種生物的運作機制研究清楚。在過去果蠅的序列剛完成時，美國曾有這樣的活動，與會者都覺得非常有收穫。我們將這樣的活動，以大型計畫的方式推動，不但有助於強化國內做生物資訊研究的實力，也有助於推動國內生物醫學實驗室的轉型，更可集中羣力註解靈芝這一個指標性生物，增加國際上的競爭力。

翻開美國推動基因體研究的歷史，我們可以看到他們在規劃的初期，就已將這計畫如何執行、可預期到的成效等出書做宣導，到後來也據此計畫推動，甚至進度超前。由此可見，一個稹密的規劃是大型計畫成功的關鍵，也唯有這種大型計畫才能集中資源，形成火車頭一樣的帶動效果。在國外，我們看到的是他們透過由上而下的大型計畫，成功地引入了基因體學與蛋白體學，造成生物醫學研究的轉型。在國內若能見賢思齊，以由上而下的方式輔助現有的由下而上的方式推動生物資訊學研究，將能加速我們的生物醫學研究的全面轉型。