轉載自：http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2314
Dec 31, 2007 編輯 Jun-An Chen 報導
2007年是幹細胞研究成果光芒四射的一年，在倒數邁入2008年前，讓我們來回顧如何從胚胎幹細胞的點石成金術進一步應用到量身訂作一個私人之幹細胞庫的驚奇過程!
胚胎幹細胞因為具有分化成所有體細胞的全能性，因此是目前最被看好具有潛能來應用治療各種難纏的神經退化性疾病以及糖尿病的明日之星。雖然胚胎幹細胞的臨床應用被寄予厚望，但是實質治療成功的病例卻是屈指可數。主要的原因是因為以胚胎幹細胞作為臨床治療有兩大艱鉅的任務必須克服: 一. 因為胚胎幹細胞具有分化的全能性，所以如果直接把胚胎幹細胞注射至病患的身體裡，這些幹細胞同樣也有潛能會分化成癌細胞。因此，直接用胚胎幹細胞來治療病患是具有相當高的風險。另一比較合理的方式，應該是先限制胚胎幹細胞的分化潛能，然後再把它們注射至受損的器官或組織。所以，如何先把胚胎幹細胞在培養皿裡誘導成為特殊器官的前驅細胞 (precursor)就變成一項重要的課題。 二. 即使胚胎幹細胞已經先被適當地誘導成為特定的前驅細胞，但是如果這些前驅細胞注射至病患的體內，因為這些前驅細胞不是病患自身的胚胎幹細胞所衍伸出的細胞，自然會被病患本身的免疫系統所排斥。因此，如何騙過免疫系統而讓前驅細胞能在受損的器官裡取代退化或死亡的細胞，是臨床治療最難也最具挑戰性的燙手山芋。
要騙過免疫系統最好的方式就是使用病患自身的胚胎幹細胞。但發育成長是一條 無法回頭的單行道，要如何能取得一個成人的胚胎幹細胞呢?目前有兩種可行的方式: 第一種方式是使用俗稱的治療性複製 (therapeutic cloning)，也就是利用體細胞核轉移 (SCNT)的技術，先將捐贈者的卵子DNA移除或破壞，再將病患本身的體細胞DNA微注射至卵子裡，最後再從這些卵子分裂得到的囊呸裡分離出為病患量身打造的胚胎幹細胞。這項技術原本是由南韓的黃禹錫研究團隊獨步全球， 但黃禹錫最後卻被爆料捏造實驗數據，使得人類治療性複製的技術是否可行回歸到重新競爭的原點。不過，今年在美國奧瑞岡的 Shoukhrat Mitalipovu研究小組為這項技術做了一個新的強力背書。他們從恆河猴 (Rhesus Macaque)的皮膚細胞， 利用體細胞核轉移的方式複製出胚胎幹細胞，雖然複製的效率還是極低 (304個卵子只有35個會分裂成囊呸，最後也只能成功地從這些囊呸裡分離出兩個胚胎幹細胞株)(1)，但這卻是治療性複製首度被證明在靈長類動物是可行的。未來如何將這項技術應用在人類的身上和提高體細胞核轉移的成功率，將是為病患訂做胚胎幹細胞最具挑戰性的關鍵技術。
不過，除了治療性複製外，取得成人胚胎幹細胞還有另一項可行的替代方案，就是將體細胞 ”返老還童”變成胚胎幹細胞。這項聽起像天方夜譚的技術竟然在今年獲得重大的突破！2006年時，日本京都大學山中伸弥（Shinya Yamanaka)發現只需要將四個基因 −Oct3/4, Sox2, c-Myc, Klf4− 送入已分化完全的小鼠纖維母細胞，即可以把纖維母細胞重新設定變回具分會全能性的類胚胎幹細胞。他們將這種 ”返老還童”的重新設定細胞稱之為”誘導式多能性幹細胞” (induced pluripotent stem cells, iPS cells)(2)。今年山中伸弥的研究小組和美國波士頓的 Rudolf Jaenisch的研究團隊又分別製造了第二代改良的 iPS細胞。第二代 iPS細胞不但具有和胚胎幹細胞幾乎一樣的基因印痕 (imprinting)模式，它們也可順利地和成鼠形成嵌合體並產生後代(3)。這項結果顯示藉由老鼠體細胞 ”返老還童”的第二代 iPS細胞已經跟胚胎幹細胞幾乎是具有一模一樣的特質了!
自從山中伸弥這項石破天驚的論文發表後，全世界最頂尖的幾個幹細胞實驗室陸續投入這項 iPS細胞的研究熱潮。當然大家都搶破頭競爭看誰能先把這項技術應用到人類身上。距離第二代 iPS細胞發表不到半年的光景，今年十一月山中伸弥的研究團隊再次完成不可能的任務。他們成功地利用−OCT4, SOX2, c-MYC, KLF4−基因導入人類皮膚細胞病將其成功地轉變成 iPS細胞(4)! 同時，美國威斯康新的 James Thomson研究團隊也發表利用OCT4, SOX2, NANOG, and LIN28也可以將人類體細胞重新設定變回幹細胞(5)！如果能將病患的 iPS細胞適當地誘導成為特定細胞（如胰島細胞或運動神經元)再移植回病患體內，如此就相當有可能可以巧妙地騙過免疫系統的攻擊了！這兩個實驗結果實在是太震撼生物醫學界，科學界的兩大龍頭期刊 ”自然“和“科學“分別將這項研究列為本年十大重要發現之一，時代雜誌甚至將這項實驗結果列為2007年重大發現之首!
雖然如此，這項胚胎幹細胞的點石成金術也是有高風險存在。因為c-MYC本身就是一個致癌基因。另外，以反轉錄病毒傳送基因到細胞裡也有臨床使用上的安全顧慮。不過山中和 Tomoson的研究結果似乎透露著唯有 OCT4和 SOX2是點石成金術的關鍵基因，其他基因可能只有扮演輔助的角色。果不期然，山中的研究團隊繼續製造驚奇！他們以不到一個月的時間，近一步發表不用c-MYC也可以製造新一代的 iPS細胞，而且沒有c-MYC的 iPS細胞的品質似乎更好也更穩定(6)!
今年可說是幹細胞研究成果光芒四射的一年，但這個幹細胞點石成金的傳奇就這樣結束了嗎? 答案當然是否定的! 為何呢？因為2008年尚未到來，“自然”雜誌就在耶誕節前夕在網路上預先刊登美國波士頓的 George Daley實驗室已經能利用山中伸弥建立的技術，從病人門診時取得的皮膚細胞量身訂作一個私人的幹細胞庫，讓 iPS細胞用來治療人類退化性疾病已經邁入真正的臨床新紀元了！相信2008年，幹細胞的研究還會繼續為人類帶來無限的驚奇，就讓我們一起拭目以待!
原始論文:
1. Byrne, J. A. et al., Producing primate embryonic stem cells by somatic cell nuclear transfer. Nature 450 (7169), 497 (2007).
2. Takahashi, K. and Yamanaka, S., Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 126 (4), 663 (2006).
3. Meissner, A., Wernig, M., and Jaenisch, R., Direct reprogramming of genetically unmodified fibroblasts into pluripotent stem cells. Nat Biotechnol 25 (10), 1177 (2007); Okita, K., Ichisaka, T., and Yamanaka, S., Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells. Nature 448 (7151), 313 (2007).
4. Takahashi, K., Okita, K., Nakagawa, M., and Yamanaka, S., Induction of pluripotent stem cells from fibroblast cultures. Nat Protoc 2 (12), 3081 (2007); Takahashi, K. et al., Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell 131 (5), 861 (2007).
5. Yu, J. et al., Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science 318 (5858), 1917 (2007).
6. Nakagawa, M. et al., Generation of induced pluripotent stem cells without Myc from mouse and human fibroblasts. Nat Biotechnol (2007).
7. Park, I. H. et al. Reprogramming of human somatic cells to pluripotency with defined factors. Nature. Advance online publication 23 December 2007 doi: 10.1038/nature06534
2007年12月30日 星期日
回顧2007年幹細胞研究的重大突破
2007年12月20日 星期四
Eagle vs. Water Chevrotain
鯨豚的祖先 是超大長腳鼠
轉載自：http://tw.news.yahoo.com/article/url/d/a/071221/2/qbj9.html
2007/12/21 07:30 國際中心／綜合報導
英國「自然」科學雜誌十九日報導，根據在印度喀什米爾發現的化石，鯨魚、海豚與小海豚的祖先，是一種外表近似鹿的長尾無角小型哺乳類動物或超大型長腳鼠。
科學家過去一直懷疑，鯨魚源自四腳的哺乳類偶蹄動物，牠們生活在南亞陸地，後來逐漸適應海上生活，現在科學家總算找到鯨魚從陸地變成水棲動物失落的環節。
美國東北俄亥俄大學醫藥學院解剖學教授席維森等人相信，鯨類的祖先是一種浣熊大小的草食性哺乳動物「印多霍斯」（Indohyus），這種動物看來就像縮小版的鹿，生活在約四千八百萬年前。「印多霍斯」主要生活於陸地，只有在躲避掠食者時，才會遁入水中。
由於ＤＮＡ相似又有類似鯨魚的特徵，河馬過去一直被認為才是失落的環節，因此有些科學家對這項新發現存疑。
席維森在研究數百個印多霍斯化石後，得出上述結論。此外，印多霍斯的骨頭外層，比其他同體型的哺乳動物密實，牙齒的化學構造也有類似水棲動物的氧同位素，顯示這種動物也待在水中。
之前，科學家猜測，鯨魚為了吃海中的魚類，才從肉食性的偶蹄動物演化為水棲動物。但席維森說，根據他們的研究，情況並非如此。「印多霍斯」是為避免遭到掠食而遁入水中，後來生活於水中，最後才從草食變成肉食。
參閱：http://www.sciam.com/article.cfm?id=closest-whale-cousin
2007年12月18日 星期二
人造染色體製出 人造生命近了
轉載自：http://tw.news.yahoo.com/article/url/d/a/071219/2/q70n.html
2007/12/19 編譯田思怡／報導
美國馬里蘭州科學家已創造全球第一個完全人造的染色體，此一重大突破，被視為以人造ＤＮＡ創造新生命形式的大躍進。
華盛頓郵報報導，科學家首度在試管中製造ＤＮＡ已是五十年前的事。當時是把尋常的化學成分連接成生命中最不尋常的分子。但直到最近，連最先進的實驗室也只能製造出ＤＮＡ的一小部分，例如製造一兩個額外的基因，植入玉米作物，有助於玉米抵抗蟲害或忍受乾旱。
著名的基因學家、馬里蘭州「人造染色體」公司執行長凡特已製造出全球第一個人造染色體，是在實驗室製造的一長串ＤＮＡ，比之前製造的ＤＮＡ長許多倍，含有微生物維持生命和繁殖所需的所有指令。
製造人造染色體的詳細過程可能在明年初才會對外發表，但凡特已示範能把一個天然的染色體植入一個細胞內，讓細胞產生生命。如果人造染色體也能移植到一個細胞內，並產生生命，第一批用百分百人造染色體組成的活細胞可望於二○○八年底之前在實驗室中製造出來。
凡特將把這些活細胞用於製造替代燃料，像是乙醇和氫，以供應估計達一兆美元的市場需求。
雖然第一個人造染色體完全抄襲天然染色體，科學家也著手製造其他前所未有之生命形式的染色體。
科學家和哲學家都同意，用人造ＤＮＡ創造生命體將是重大分水嶺，使生物和人造生物的界線變模糊，迫使人重新思考生物代表什麼意義。
柏克萊加州大學人類學家拉比諾說：「這引起有關什麼是天然，或天然可能變成什麼的嚴肅問題，進化過程不再是神聖和不可違背，實驗室中的人可以為了不同目的著手改進。」
科學家對造物的掌控不僅引起道德問題。科學家、恐怖分子或其他有創意的人究竟會造出什麼樣的有機物？如何抑制這些會自己複製的有機物？誰能擁有用於人造生命的基本工具的專利權？
部分專家擔心一些公司已壟斷控制人造生命的核心「操作系統」，可能成為人造生物產業中的微軟公司。
麻省理工學院科學家安迪說：「我們正邁向寫ＤＮＡ程式的時代，就像電腦程式發展初期一般，但誰將擁有這些程式的版權？」
人造生物學新掘起的核心技術是高速的ＤＮＡ製造機，能用基本的化學材料，像是糖、氮基化合物和磷酸鹽來製造長串的基因物質。
2007年12月11日 星期二
揪出開花素的本尊—開花素不是FT mRNA，而是FT蛋白質
轉載自：台北市中山女高 生物科 蔡任圃
筆者曾於本刊報導開花素之謎的重大突破(《謎樣的開花素顯蹤跡？》科學月刊 440: 629-630)，2005年科學家利用可由熱引發表現的啟動子註1，引發FLOWERING LOCUS T (FT)註2基因的轉錄作用，並利用即時反轉錄聚合酶連鎖反應(real time RT-PCR)註3技術，偵測阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)葉子、篩管、莖頂中FT mRNA的含量，結果發現葉子產生的FT mRNA透過韌皮部運輸至莖頂，再轉譯為FT蛋白，於莖頂和FD蛋白作用，引發開花的過程。換句話說，當葉子接收光週期的訊息後產生FT mRNA，並藉由篩管運輸，將訊息傳達至莖頂引發開花過程，因此，FT mRNA就是開花素。這個結論實為植物生理研究的一大突破，因此被Science雜誌列為「2005年年度十大科學突破」之一。
但這個結論卻因無法再現其結果而遭受質疑，尤其是其他科學家無法利用real time RT-PCR技術於篩管內偵測出FT mRNA，使得「FT mRNA就是開花素」這個結論無法獲得證明。該研究團隊的主持人Ove Nilsson於2007年宣稱，該研究的第一作者黃濤(Tau, Huang)選擇性的使用數據，因此Nilsson與其他作者已同意將這篇研究報告撤銷。黃濤於瑞典農業科學大學植物科學中心實驗室進行博士後研究，並與其他學家於2005年9月發表了FT mRNA就是開花素的研究成果，研究結束後，黃濤回到中國進入廈門大學任教。黃濤也是唯一一位不同意撤銷該報告的作者，他認為只是數據不成熟，而無捏造或選擇性使用數據。這個事件剛好發生於2006年黃禹錫事件之後，格外受到矚目。
巧的是，Science雜誌於2007年4月20日撤銷該報告中有關開花素的結論，新的證據已於4月19日在Science Express Reports線上發表，Corbesier等人與Tamaki等人，分別於阿拉伯芥與水稻證明開花素不是FT mRNA，而FT 蛋白質才是開花素的本尊，這些研究結果在5月18日正式刊登於Science雜誌。
Corbesier等人利用綠色螢光基因(來自水母)與FT基因融合並進行轉殖註4，在無法產生FT蛋白的阿拉伯芥突變株(ft-7 mutants)體內，追蹤轉殖產生之FT蛋白的位置與運輸路徑，並利用SUC2(SUCROSE TRANSPORTER2)與GAS1(GALACTOL SYNTHASE1)作為啟動子，SUC2與GAS1已被證實只在葉脈的伴細胞中活化，故使用這兩種啟動子，可控制FT蛋白只於葉子的維管束中形成。結果證實FT蛋白於葉子韌皮部形成，並經篩管運輸至莖頂(圖一)，而篩管內無法偵測到FT mRNA。
Tamaki等人研究水稻的FT同源基因註5—Hd3a(Heading date 3a)，利用Hd3a基因與綠色螢光基因融合後進行轉殖，也得到相同的結論。稻米屬於短日照植物，與阿拉伯芥(長日照植物)不同，在短日照情況下，Hd3a蛋白於葉片表現，並由篩管運輸至莖頂，引發開花，而在篩管中仍無法偵測到Hd3a mRNA。確認了FT蛋白產物或其同源蛋白為可移動之開花訊息。
除了阿拉伯芥與水稻的研究，科學家也於南瓜尋找證據。南瓜大多屬中日照植物註6，較難應用於開花研究，但加州大學戴維斯分校的Lucas研究團隊發現中國南瓜(C. moschata)於短日照情況下開花，屬短日照植物。Lucas與Lin等人利用矮南瓜黃化嵌紋病毒(Zucchini yellow mosaic virus, ZYMV)作為載體註7，將阿拉伯芥的FT基因殖入，使得中國南瓜於長日照情況下開花，該病毒只感染生長中的葉片，不會入侵莖頂組織，因此證明受病毒感染的葉子所產生的FT蛋白，可遷移至莖頂並引發中國南瓜開花。此外，該團隊也於南瓜找出了FT的同源基因，屬中日照植物的西洋南瓜(C. maxima)，其FT同源基因(FT-like, FTL)為Cm-FTL1與Cm-FTL2，中國南瓜則為Cmo-FTL1與Cmo-FTL2。利用液相層析-質譜儀註8進行分析，發現屬於短日照植物的中國南瓜，只有在短日照情形下，Cmo-FTL2與Cmo-FTL1蛋白才出現在篩管液中，在篩管中依然無法偵測到Cmo-FTL2與Cmo-FTL1的mRNA。
將中國南瓜(短日照植物)架接於西洋南瓜(中日照植物)上，在長日照的情形下可觀察到中國南瓜開花，同時可於中國南瓜的篩管液中發現西洋南瓜的Cm-FTL2蛋白，這個研究並非利用異種基因的轉殖，而是直接觀察植物本身的基因表現，更具價值。這篇研究發表於2007年5月份的Plant Cell期刊。
調節開花的相關機制，經科學家多年的努力已有眉目，尤其是阿拉伯芥已解謎出較完整的調節開花機制，其他植物的調節機制亦逐漸明朗(圖二)。FT蛋白於阿拉伯芥葉子的維管束產生，經篩管運輸至莖頂分生組織，與莖頂分生組織所產生的FD蛋白結合，FT-FD複合蛋白促進SOC1蛋白的產生，此過程受光週期、植物生理狀態、春化作用與吉貝素的調節，最後活化莖頂分生組織的LFY與AP1基因，引發植物的開花過程。
雖然許多研究團隊無法在篩管液中偵測到FT mRNA，而可發現FT蛋白，且FT蛋白符合開花素的生理特性，因此開花素的本尊應為FT蛋白質。但此結論仍須更多的驗證，因為難以排除偵測mRNA技術與儀器的敏感度太低，以致無法偵測mRNA的可能性，尤其是科學家已證明部分植物基因的mRNA與其蛋白質，可一同運輸至其他器官。無論如何，2005年至2007年這短短三年的科學進展，是自俄國科學家察拉罕(Chailakhyan, M. Kh., 1902-1991)於1936年提出開花素假說以來，最具突破性的關鍵。
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original article：
蔡任圃（審查中）。揪出開花素的本尊—開花素不是 FT mRNA，而是 FT 蛋白質。科學月刊。
http://www.csghs.tp.edu.tw/~captain/publish/100.pdf
2004年諾貝爾生理及醫學獎－芬芳何來？
轉載自：http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=1635
Oct 19, 2004
編輯 Wei-Chiao Chang 報導
嗅覺，對大多數的動物而言都是相當重要的，許多動物利用氣味來區分敵我，追求異性與辨認勢力範圍。
在人體的眾多感官功能中，嗅覺一直是最難以理解的領域之一。今年度的諾貝爾生理暨醫學獎得主－Richard Axel現年58歲，美國紐約哥倫比亞大學教授。Linda Buck 現年57歲，美國國家科學院院士，目前在西雅圖Fred Hutchinson Cancer Research Center從事研究工作。他/她們都是研究嗅覺分子機制的專家，一系列研究成果中，他/她們一步步地掀開嗅覺系統的神秘面紗。
二十年前，科學家們發現了掌管紅、藍與綠的三種顏色受體(colour receptor)，這三種受體能讓我們能辨識各種不同波長的光線，能讓我們欣賞絢麗的彩虹之美。但是，神經科學家們醉心於視覺系統研究，並獲得長足的進展的當時，嗅覺領域卻仍是處於渾沌未明的階段，對於嗅覺形成的機制與原理，科學家們更是所知有限。
Richard Axel 與 Linda Buck改變了這一切！當Linda Buck在Richard Axel的實驗室(Howard Hughes Medical Institute，簡稱：HHMI)從事博士後研究之際，開始進行嗅覺受體的基因定位工作。經歷了多次的實驗失敗，終於在六年的努力後，共同在國際知名期刊《細胞》 (Cell 65, 175-187, 1991)上發表了他/她們的研究成果，這篇論文震撼了嗅覺生理學界，也為他/她們贏得諾貝爾生理暨醫學桂冠。
Richard Axel 與 Linda Buck 的一系列研究中，他們發現一個大型基因家族，在這個基因家族成員中約包含了1000個不同的基因(這數量約佔人類基因的3%)，而這些基因最終也能轉譯出相同數量的嗅覺受體(olfactory receptor)。這些嗅覺受體位於鼻腔上端內皮層的嗅覺細胞中，一種嗅覺細胞僅能表達一種嗅覺受體，它們能偵測各種吸入的氣體分子。
嗅覺受體是屬於G蛋白質偶合受體(G-protein-coupled receptors)，當嗅覺受體被氣味分子活化後，會促使cAMP的形成，進而開啟離子通道，並將傳遞嗅覺訊息至大腦。大多數的氣味是由多種分子所組成，而每種分子又可活化一種或多種嗅覺受體，所以雖然人體僅有約1000種嗅覺受體，但這些受體可以經由排列組合後，形成大量的【氣味模式】，當這些【氣味模式】傳至大腦後，大腦會將這些氣味進行更高級的分析並記憶於腦中，最終產生情感、認知等生理反應。
Richard Axel 與 Linda Buck的同事們形容：他/她們的成功除了本身持續不懈的努力之外，HHMI也對科學家們提供了穩定且強而有利的支持。哥倫比亞大學神經科學家Stuart Firestein指出：如果研究人員必須仰賴固定地發表論文，來確保下一個研究經費的安全無虞，那許多細膩的研究工作反而都會變得難以進行。
註一：Howard Hughes Medical Institute於1984年成立至今，以孕育出13位諾貝爾獎得主。
註二：Linda Buck成為歷史上第七位贏得諾貝爾生理暨醫學獎的女性科學家。
原始文章：
1.Press Release: The 2004 Nobel Prize in Physiology or Medicine. Nobelprize.org
2.Science of smell wins medicine Nobel. Nature 431:616 (2004)
2007年12月10日 星期一
XXXXX級的鴨嘴獸X檔案
轉載自：http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=1644
Oct 29, 2004
編輯 Gene 報導
鴨嘴獸的怪異從鴨嘴延伸到了性染色體，雌鴨嘴獸居然有十條X染色體！
雌鴨嘴獸有十條X染色體，雄鴨嘴獸則有各五條的X和Y染色體。鴨嘴獸的性染色體之多，在哺乳動物中是創記錄的。
鴨嘴獸原產自澳洲，是屬於單孔目的原始哺乳動物。單孔目僅存的只剩下另外兩種：長喙和短喙的針鼴蝟。單孔目在2億1千萬年前就從哺乳動物中獨立成一支。科學家原本認為牠們產卵的生殖方法和鳥類及爬蟲類是同源的，不過喙可能是獨自演化出來的。
鴨嘴獸有26對染色體，不過科學家一直搞不清楚到底那些是體染色體，那些是性染色體。澳洲國立大學的Frank Grutzner等人利用螢光標記來研究牠們的染色體，結果很驚呀地發現有五對在細胞分裂時會成一條鏈，並決定個體的性別。帶有XXXXX染色體的精子和卵子結合後產生雌性胚胎，而帶YYYYY染色體的精子則產生雄性。
人類的性別決定在於，女性有兩條X染色體，男性有一條X一條Y。鴨嘴獸的一對最大的X1染色體和人類的XY染色體相像，有11個基因在哺乳動物X染色體中也能夠找到。不過其他的則像是鳥類的ZZ/ZW性染色體。Z染色體和鴨嘴獸的X5染色體都有鳥類的性別決定基因DMRT1。
鳥類和哺乳動物的性染色體都演化自體染色體，不過自成一個系統，所以科學家認為它們是獨立演化的。可是新研究則顯示，兩個系統可能有所關連。他們打算進一步研究針鼴蝟的性染色體，以比較兩個系統。
原學術論文：
1) F. Grutzner et al., "In the platypus a meiotic chain of ten sex chromosomes shares genes with the bird Z and mammal X chromosomes," Nature, DOI:10.1038/nature03021, October 2004.
2) W. Rens et al., "Resolution and evolution of the duck-billed platypus karyotype with an X1Y1X2Y2X3Y3X4Y4X5Y5 male sex chromosome constitution," PNAS, DOI:10.1073/pnas.0405702101, October 2004.
2006年諾貝爾生醫獎－意外的干擾
轉載自：http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2118
Oct 10, 2006
編輯 Jun-An Chen 報導
2006年諾貝爾生醫獎桂冠由兩位美國科學家 Andrew Z. Firer 和 Craig C. Mello 共同掄元，以表彰他們發現 RNAi 干擾基因表達的現象。
長久以來，科學家公認的分子生物學中心教條為－雙股DNA為基本的遺傳物質，雙股DNA會先轉錄成單股RNA，單股RNA接著再轉譯成蛋白質來執行實質的生理功能。大部分的學者也認為，單股RNA充其量也只不過是扮演串場DNA變成蛋白質的中場配角，很少有科學家會將想到RNA也有可能會直接參與調控基因的表達。
1998年時，Fire 和 Mello 發現將 unc-22 基因的同義單股RNA或反義單股RNA微注射至線蟲的胚胎裡，都無法觀察到線蟲因 unc-22 基因被調控後的表現型 (phenotype)。有趣的是，當他們將這兩段序列互補的單股RNA黏合成為雙股RNA時，再將這段雙股RNA注射至胚胎，竟然可以忠實地干擾 unc-22 的基因表達。他們首度將這個意外發現的”基因沈默”現象稱之為－ RNA干擾 (RNA interference, RNAi)，並且將這個實驗結果發表於 Nature [1]。在這篇期刊論文裡，他們大膽地假設 RNAi 的干擾現象可能是普遍存在於各種生物體裡的防禦機制。隨後不久，Mello 也小心地實驗證明 RNAi 的干擾機制主要是藉由雙股RNA忠實地干擾其標地的訊息RNA (mRNA)之基因表達 [2]。
有趣的是，Fire 和 Mello 從發現 RNAi 的干擾現象到奪得諾貝爾桂冠僅僅花了八年的時間。筆者認為主要的原因有三:
ㄧ、 RNAi 的技術近年來已被廣泛地引用在取代”基因剔除”的技術，這項技術可以大量的節省研究人員的研究時間和經費。隨著各項模式生物的基因組陸續完成定序，使用 RNAi 干擾的技術更可以完成一次大規模掃蕩剔除所有功能性基因的雄心壯志 [3]。
二、 這五年來，微RNA (micro RNA, miRNA) 紅到發紫的研究熱潮也加速 Fire 和 Mello 掄元桂冠的速度。 miRNA是生物體內自行合成的一段長髮夾型單股RNA，miRNA並不會被轉譯成蛋白質，相反地，miRNA會經由類似 RNAi 的抑制基因表達機制來調控生物體本身的生理功能 [4]。鑑定 miRNA在何時表達，何處調控已儼然成為最熱門的研究之一。
三、 結合 RNAi 干擾的技術與 miRNA的生理作用機制，可以提供未來以 RNAi 干擾的技術來治療人類癌症或退化性疾病的基石。 RNAi 干擾的臨床應用已初步在長尾獼猴上被證明有效 [5]，未來實質應用在人類疾病的治療上應是指日可待。
繼2002年後，2006年諾貝爾生醫獎再度頒發給以”線蟲“作為研究題材的學者，讓這個看似不起眼的小蟲再次成為當紅炸子雞!或許不久的將來，線蟲學者又會再次風光地回到斯德哥爾摩的頒獎台上!
原始論文:
1. Fire, A. et al. Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Nature 391, 806-11 (1998).
2. Montgomery, M. K., Xu, S. & Fire, A. RNA as a target of double-stranded RNA-mediated genetic interference in Caenorhabditis elegans. Proc Natl Acad Sci U S A 95, 15502-7 (1998).
3. Kamath, R. S. et al. Systematic functional analysis of the Caenorhabditis elegans genome using RNAi. Nature 421, 231-7 (2003).
4. Kloosterman, W. P. & Plasterk, R. H. The Diverse Functions of MicroRNAs in Animal Development and Disease. Dev Cell 11, 441-50 (2006).
5. Zimmermann, T. S. et al. RNAi-mediated gene silencing in non-human primates. Nature 441, 111-4 (2006).
2007年諾貝爾生醫獎－我把基因標靶在你的胚胎幹細胞裡
轉載自：http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2279
Oct 13, 2007
編輯 Jun-An Chen 報導
2007年諾貝爾生醫獎桂冠由美國科學家 Mario Capecchi, Oliver Smithies 以及英國科學家 Martin Evans共同獲得此殊榮，以表彰他們利用老鼠胚胎幹細胞建立 “基因剔除鼠”的技術。
老鼠是生物學家使用最普遍的哺乳類模式動物，老鼠除了有易於飼養繁殖的優點外，其基因與人類亦保有高度的相似性。更重要的是，由 Capecchi, Smithies和 Evans共同建立的“基因剔除鼠”技術，既可以讓生物學家利用老鼠來研究特定基因在胚胎發育過程中所扮演的角色，更可以進一步研究因為基因缺陷所造成的人類遺傳性或退化性疾病。
在1980年代初期 Capecchi和 Smithies就已利用“同源重組”的分子機制成功地在哺乳類體細胞裡標定基因，也就是把外來的基因片段插入宿主原有的基因組裡 (1, 2)。但這項突破僅限於體細胞層次，尚無法標靶生殖細胞而進一步建立能穩定繁衍標定基因的老鼠。約莫此時，在英國的 Evans已成功地從小鼠的囊呸內質團裡分離出胚胎幹細胞，而且證明胚胎幹細胞具有分化全能性，當然包括可以分化成生殖細胞 (3)。如過能把同源重組的技術標靶在胚胎幹細胞裡，那麼就有可能建立“基因剔除”或“基因插入”的老鼠了！於是 Capecchi, Smithies分別進一步在培養皿裡以胚胎幹細胞為宿主，利用“同源重組”的方式將外來基因插入欲取代的基因 (4, 5)，再將基因重組成功的胚胎幹細胞移植回到代理孕鼠的囊呸裡，導致代理孕鼠產下具有基因重組成功的”蓋美拉老鼠“ (chimera是源自希臘神話裡具有獅頭、羊身和巨蛇尾巴的怪物)，接著如果將蓋美拉老鼠與一隻正常的老鼠交配，其產生的部份子代會有半套染色體含有同源重組成功的基因 (稱為hemizygote)。若將 hemizygote子代的老鼠持續作近一步的相互交配，則可產生約有25%的第三代老鼠身上帶有全套染色體的同源重組成功基因 (稱為homozygote)－這也就是我們俗稱的“基因剔除鼠”。
從“基因剔除鼠”的技術建立至今，估計約有10000個基因剔除鼠的模式已被建立 (人類與小鼠大約有30000個基因)。這項技術不但是基因工程的一大突破，更實質為人類臨床醫學帶來莫大的貢獻。“基因剔除鼠”榮膺今年的諾貝爾生醫獎桂冠，的確實至名歸!
參考文獻:
1. Capecchi, M. R. High efficiency transformation by direct microinjection of DNA into cultured mammalian cells. Cell 22, 479-88 (1980).
2. Slightom, J. L., Blechl, A. E. & Smithies, O. Human fetal G gamma- and A gamma-globin genes: complete nucleotide sequences suggest that DNA can be exchanged between these duplicated genes. Cell 21, 627-38 (1980).
3. Evans, M. J. & Kaufman, M. H. Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos. Nature 292, 154-6 (1981).
4. Doetschman, T. et al. Targetted correction of a mutant HPRT gene in mouse embryonic stem cells. Nature 330, 576-8 (1987).
5. Mansour, S. L., Thomas, K. R. & Capecchi, M. R. Disruption of the proto-oncogene int-2 in mouse embryo-derived stem cells: a general strategy for targeting mutations to non-selectable genes. Nature 336, 348-52 (1988).
2007年12月9日 星期日
埃及斑蚊(Aedes aegypti)的基因體定序完成
轉載自：http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2245
Jun 29, 2007
編輯 pheretima 報導
跨國研究團隊日前完成了埃及斑蚊的基因體定序，並將之發表在科學(Science)期刊。這將加速對於埃及斑蚊的各項研究，而將有助於對登革熱(dengue)與黃熱病(yellow fever)等傳染病的防治。
埃及斑蚊的基因體約有十三億七千六百萬鹼基對，約是已被定序完成的甘比亞瘧蚊(Anopheles gambiae)的五倍，估計約有一萬五千的基因。整個基因體中約有50%是轉置子（transposable element），也因此平均每個基因的intron也比瘧蚊及果蠅長，平均一個基因的長度是果蠅的4.2倍。
提到埃及斑蚊，幾乎所有的台灣人都聞之色變，而其所傳播的登革熱(dengue fever)至今仍然嚴重危害台灣民眾的健康。據估計，全球每年有五千萬到一億人感染登革熱，五十萬人罹患登革出血熱。而在今年，在印度洋沿岸的國家爆發屈公病毒，二十五萬人受到感染，並造成兩百多人死亡。而這些疾病的傳播都是經由埃及斑蚊。目前這些經由蚊子傳染的病毒控制多半是經由患者的隔離與病媒蚊的控制，這有賴於人類對於埃及斑蚊的了解，而基因體定序的完成則朝此邁進了一大步。基因體序列的完成將有助於科學家找到埃及斑蚊的各種基因與蛋白質，特別是參與病媒致病力(vector competence)，病媒傳遞(pathogen transmission)，生活史，嗅覺，宿主搜尋，交配行為等等方面，而這些知識將有有助於對於病媒蚊的防治，利如製造對於病源體具有抗性或是不孕的蚊子，釋放到環境中。而基因體序列也有助於對於埃及斑蚊族群遺傳學的研究，而這也有助於人類了解埃及斑蚊族群的基因差異與傳染病的影響，例如僅管黃熱病在非洲及美洲肆虐，但是卻從未在亞洲發生，其原因可能就在於不同地區的埃及斑蚊族群的基因變異。
自從人類基因體計畫執行以來，越來越多的生物基因體定序相繼完成，也有更多的基因體計畫準備進行，不僅加速了對於傳統生物學的研究，也使得基因體的構造，物種演化，新基因形成等研究領域的發展。而埃及斑蚊的基因體定序，除了學術研究的價值之外，更是希望能夠對於流行病的控制提供新的方向。
參考文獻:V. Nene et al. Science 316, 1718-1723 (2007)
D. Chadee et al. Science 316, 1703-04(2007)
全球暖化使珊瑚面臨滅絕危機
轉載自：http://tw.news.yahoo.com/article/url/d/a/071210/19/pngg.html
2007/12/10 00:35 李威翰
（法新社印尼峇里島努沙杜阿八日電） 亞洲國家代表今天在印尼峇里島舉行的聯合國氣候變遷會議中，再次呼籲各界保護亞洲海域龐大的珊瑚礁群，並指出全球暖化是造成珊瑚數量急遽減少的主要原因。
六個東南亞和太平洋國家發起一項聯合行動，以挽救珊瑚數量超過全球一半的「珊瑚三角帶」。珊瑚被視為海洋生態的基礎。
印尼海洋及漁業部長南貝里說：「我很遺憾地表示，我們國家和我們地區的海洋資源，正受到氣候變遷、破壞性捕魚和污染威脅。」
這些國家打算建立一個海洋保護區網絡，以減少捕魚對珊瑚礁造成的破壞，並推廣生態觀光業。
菲律賓、東帝汶、印尼部份地區、馬來西亞、巴布亞紐幾內亞和索羅門群島周遭的海域，共有超過六百種珊瑚與三千多種海洋動植物共生，不過這些珊瑚僅有約百分之七十六為人類所知。
澳洲海洋科學研究中心前首席科學家韋隆說：「珊瑚三角帶是全球珊瑚的主要棲息地，是全球的中心，海洋中的亞馬遜河。」
不過專家說，最大的威脅來自於氣候暖化引發海洋溫度上升。
韋隆說：「我們正在參與一場所有生態的大滅絕，珊瑚是第一種被氣候變遷消滅的大型生態。」
海洋溫度上升，使得賦予海底世界繽紛生態的海藻褪色甚至死亡，也讓珊瑚更容易受到不明疾病侵襲而死亡。
2007年12月5日 星期三
生物時鐘從何而來
轉載自：http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=471
編輯 John C. H. Chen 報導 , Jul 17, 2001
生物時鐘為何不總是24小時而會略有偏差？日本科學家給了一個新的解釋。生物體內都有所謂的生物時鐘來控制生命體的自然作息規律。一般認為生物時鍾的週期應該與一天的長度24小時相同，因為這樣外在環境亮度跟溫度的變化大多是以一天為週期。不過事實上並非如此。一般生物時鐘的週期從22到28小時都有，很少有正好24小時的。日本物理學家Hiroaki Daido提出了一個數學模型，利用同種族群的自然競爭來尋找生物時鐘最佳化條件。他的模型中有兩個重要的假設。第一，一個族群的成長速率與生理時鐘週期與24小時的時間差有關。例如一種易受到日光中紫外線傷害的物種最好是生理時鐘正巧為正好24小時並且完全的晝伏夜出。第二，同種類的生物若是生理時鐘越接近將會競爭的越激烈。例如兩個同種類的生物如果要能相互覓食而不被對方干擾，最好是生理時鐘相差12小時。研究發現若是生理時鐘週期正好是跟環境同步的24小時，則同種類的競爭將會是最為激烈的。Daido也表示環境的影響也是改變生理時鐘週期的原因之一。他的這個模型還可以用來模擬其他生理週期的活動，例如冬眠。
原始論文：Daido, Physical Review Letters, 23 July 2001
2007年12月4日 星期二
馬來西亞神山行 (Mount Kinabalu)
完整記錄請連結下列網址：http://sts.hhhs.tp.edu.tw/yunghauc1/mk1.htm
