靈芝基因體研究的進展

    靈芝基因體定序計畫是台北榮民總醫院、國立陽明大學(榮陽團隊)、國家衛生研究院繼完成人類第四號染色體千萬鹼基計畫之後，邀請國立臺灣大學參與，由台北榮民總醫院提供經費，以全序列霰彈槍定序法對靈芝基因體進行解序的合作計畫。先前的人類第四號染色體千萬鹼基計畫，不但使臺灣在國際人類基因體計畫中留下歷史的一頁，也顯示臺灣有執行基因體定序分析的能力。這次的靈芝基因體定序計畫，是國內首次獨力針對一個真核生物的完整基因體進行解序及註解，不但序列長度長於人類第四號染色體千萬鹼基計畫的規模，而且由分離染色體DNA，到製作基因庫，再到最後的序列註解，完全由國人參與和執行。

靈芝 (Ganoderma lucidum) 【圖一】為我國傳統醫藥史上記載最久的藥用真菌。過去的研究顯示，靈芝在降血脂、降膽固醇、降血壓、提昇免疫力和作為一些癌症輔助治療方面，具有潛在的療效。目前政府積極推動生物技術與中草藥研發，鼓勵中草藥以植物型藥物進行臨床療效評估，並進軍國際市場。靈芝不但是我們祖先的遺產，也是非常有潛力的醫藥與保健產品。解讀靈芝的基因體，對於瞭解它的生理與有效物質的生合成有極大的幫助。所以，靈芝為一很適當的開發對象。國內經常性地服用靈芝的民眾甚多，對國人健康之影響不容忽視，社會大眾亦樂見國內能啟動較大而完整的靈芝研究。

        目前所推動的靈芝基因體計畫，已於去年十二月（2001）完成了靈芝基因體序列全長的5倍，約一億鹼基對，的全序列霰彈槍定序法。雖然現在還不能組出完整的靈芝基因體序列，但已能先就全序列霰彈槍定序所產生及得到的片段序列，即初稿序列，進行生物資訊學上的分析和註解。在基因數目上，藉由統計學上的方法，可初步估計靈芝的基因應在五千至八千個以上。而在基因功能的註解及生物資訊分析方面，藉由與現有蛋白質資料庫和其他數種模式生物的序列比對，已可以知道靈芝可能具有那些功能的相對基因，而那些基因是位於何種代謝途徑上，或是這些基因在靈芝細胞內可能扮演的角色【圖二、三、四】。其中以真菌初稿序列即進行生物資訊的分析的嘗試，尚為世界上首例。

    目前所推動的靈芝基因體計畫，還有以下幾個重要的意義：（一）解讀完整的基因體，可使國內生物資訊研究由基因體註解的層次，進展到基因體解讀的層次。因為全序列記載了靈芝生長、分化、代謝、和生殖所需的一切資訊，讓國內研究團隊有機會就一個完整的生命，它的完整代謝和調節途徑，進行探索。（二）提昇國內生物資訊領域整合的能力。因為解讀基因體序列，就像火車頭，帶動了國內生物資訊學的研究。而生物資訊學又是未來生技產業的催化劑，所以將使國內自此能進入「以資訊驅動生物醫學研究」的時代。（三）靈芝基因體的資訊，再配合靈芝基因表現與蛋白體的研究與生物資訊的整合學，將成為未來研究我國傳統醫學中其他藥用真菌應用與開發的典範。

本計畫以靈芝基因體定序為起點，再配合以生物資訊學進行整合式靈芝功能基因體學的研究。所有初步分析的結果，已放在本研究團隊所建立的靈芝研究聯盟(Ling-Chi Research Consortium)網站上（http://ymbc.ym.edu.tw/gl/lgp.htm）【圖五】，未來並將在此網站隨時公佈本研究團隊最新的研究進展。

靈芝研究聯盟成員，目前包括榮總教學研究部、陽明大學、國家衛生研究院、台灣大學植物病理學系和食品科學研究所、以及交通大學生物科技研究所的老師及研究人員，並定期召開基因註解及代謝途徑重建討論會，藉以找出有用的次級代謝產物的合成基因群，並進行選殖、轉殖等實驗，來產生這些有用的次級代謝產物。聯盟的宗旨，是希望透過群體合作，來加速對靈芝的研究，及分享彼此的研究成果和心得。聯盟也竭誠歡迎對靈芝研究有興趣的其他機構或教研人員的加入，或參與基因體的分析註解，或是探討靈芝成分的生醫應用。

末了，我們希望能說明，靈芝的基因體定序是中草藥科學化的一個里程碑，不但可提升國內在全球逐漸蓬勃的基因體研究上的整體形象，並在全球中草藥基因體學的相關研究成果上，取得領先地位，也代表了榮陽團隊主導的整體研究在這方面努力的一個初步成果。此研發成果具有產業及醫療的應用潛力，也符合社會上對知識經濟發展之期盼。 在這個基礎上，我們希望國內各機構包括產業界，都能一起來擴大共同合作，開發我國傳統醫藥中的寶藏。這樣，不僅能造福國人的健康，同時也可以讓中草藥基因體的資訊，做為台灣未來生技產業持續發展的基礎。

圖一、靈芝子實體。

圖二、靈芝基因功能的註解及生物資訊分析：代謝途徑上相對基因的預測。

圖三、靈芝基因功能的註解及生物資訊分析：基因於細胞中扮演功能角色的預測。

圖四、靈芝基因功能的註解及生物資訊分析：預測基因資訊的獲得。

圖五、靈芝研究聯盟網站。