2017年4月27日

實驗桌前的巨人身影

作者/許惇偉,牛津大學生物化學博士,專長為表觀遺傳學、分子生物化學。曾任職牛津大學,目前任教於國立高雄師範大學生物科技系。


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比較正常或是帶有突變的基因對生物所造成的影響,是了解基因功能的方式,也是遺傳學研究的基礎。以往各種生物的基因突變,多得靠機運取得,有如大海撈針,難有進展。當重組DNA的生物技術自1970年代日趨成熟後,科學家們開始嘗試能否利用這樣的技術,去對特殊的基因製造突變,以進行更仔細的生物研究。

史密斯(Oliver Smithies)與卡佩奇(Mario Capecchi),在1980年代率先利用同源重組(homologous recombination)的概念,結合了重組DNA的技術,且成功在哺乳類細胞中專一地剔除特定基因。而後,埃文斯(Martin Evans)更利用該技術結合了胚胎幹細胞技術,創造出基因剔除小鼠,替基因的動物醫學研究開創了新的紀元。上述三人也因為這些貢獻,共同獲得2007年諾貝爾生理或醫學獎。

除了基因重組技術,史密斯教授其實也是蛋白質電泳技術的先驅,他發明的澱粉電泳法是早期蛋白質分析的重要方法,影響了許多生化研究。

在90年代末期史密斯教授偕同遺傳學家的日籍夫人訪問臺灣中研院,令人印象深刻的是演講中他特別提到,因為興趣,他一直還在第一線親自做實驗,因為他認為這樣才能發現更多的問題。演講中他也秀出了幾張他親自寫的實驗記錄,取信於聽眾。

的確,名校的講座教授其實很像是工藝大師或是名店主廚,他們通常忙於指導跟監督成果,鮮少上第一線去實際執事,「大匠不斲,大庖不豆」就是這意思,所以像他還會親自上實驗台做研究的教授,已是鳳毛鱗爪。

從他身上學習重要的另一課,是發生在跟他餐敘閒聊時。當時他坐定位後,親切的問候每個人,也請每個人稍微介紹一下自己的研究內容。

目標基因由於抗藥性基因片段嵌入而被破壞,稱之為「基因剔除」。史密斯與卡佩奇等人利用重組DNA技術,製造基因剔除用載體。將載體送入細胞核後,利用載體左右兩端的DNA序列與目標基因部分序列相同時,就可能會發生同源序列DNA互換的原理,用載體上的抗藥性基因引導入染色體上的目標基因裡面,取代了部分目標基因片段,而讓該基因失活。再藉由添加藥物,篩選出具備抗藥性的細胞,這些帶抗藥性的細胞,同時也會是目標基因失活的基因剔除細胞。所以這方式可以專一性地剔除基因,讓基因研究更為方便。





「我是做細胞凋亡的研究,我在研究某些基因對於細胞凋亡過程的影響。」某學生先開口自我介紹。
「你怎麼做?」史密斯教授問著。
「加不同的細胞凋亡抑制劑然後量測某些反應?」學生回答。
「那些抑制劑怎麼來的?」教授又追問。
「SIGMA公司買來的。」
「我的意思是,他們怎麼找到這些抑制劑而且知道它們的作用?」教授笑著追問。
「SIGMA目錄上有說它們的功能及使用方法啊!但我不清楚他們的來歷。」學生有點納悶的說著。

史密斯教授最後很誠懇的解釋,他之所以這麼問,是他發現很多研究者在使用某些藥劑的時候,並不會先去細究它們的來歷與背景,只是別人用過就照著用,這樣很可能會忽略掉不同藥劑特性或是限制,導致設計錯實驗或是得到有偏差的結果。因此他建議後進要在實驗開始時,儘量弄清楚自己所使用的每一種實驗材料或是藥劑的詳細背景,這對研究絕對有幫助。他這一席話,我受用至今。

雖然史密斯教授已在今年初以92歲高齡辭世,聽朋友說他在身體狀況還好的時候,仍然會在第一線親自上實驗操作桌做實驗。每當想到他這樣的身影,總會慶幸世間有過這般的巨人,讓我們得以躍上肩頭,看得更遠。

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