【人物專訪】生命科學是永無止境的道路——訪沈哲鯤老師

●6/02 沈哲鯤老師主講:「表觀遺傳學的重要角色:平反拉馬克?」點此報名

採訪、撰文|簡元琦

●與生命科學不變的情誼

沈哲鯤老師在高中時期因為一個生物老師有趣的講課方式而對此領域產生濃厚的興趣,未來想要走生物研究這一行,儘管當時還不知道生物研究是什麼、要做哪一方面的研究。選填大學志願時,老師差一點選了台大動物系,但最後還是覺得從分子層面來進行生物研究會對將來比較有用,而選擇了台大化學系。就讀台大化學系時,老師仍鍾情於生命科學方面,然因課程安排緣故,大三時才能修習生物化學,導致有些生物相關課程因沒有先修習過基礎課程而遭擋修。因此在大學畢業後,老師特別尋找有進行生命科學相關研究的化學系研究所攻讀,而美國柏克萊大學化學系當時有三位老師的研究方向與生物相關。其中沈老師印象特別深刻的是,當他參觀John Hearst的實驗室時,看到那裡養了很多動物,便選擇了他的實驗室。

攻讀博士時,沈老師研究的對象是一種環狀的有機化合物——補骨脂素(Psoralen),常用於治療皮膚蘚。此環狀化合物可以鑲嵌至DNA裡面,將DNA雙股以共價鍵連接起來,沈老師利用此性質來研究各種病毒、細菌的DNA,以及真核細胞中染色體的結構。到了博士後研究期間,沈老師接觸了DNA克隆的技術,也初次進行表觀遺傳的DNA甲基化研究。1981年時,沈老師到加州大學戴維斯分校遺傳學系任職。憶起當時,因為需要教授遺傳學的緣故,老師在那裡學到了很多人類遺傳學、族群遺傳學等知識,對後來做實驗、思考都很有幫助。1994年回到了台灣中研院分子生物研究所,沈老師根據長久以來對神經演化的興趣而進入了分子細胞神經學的研究,為彌補不足的背景知識努力學習著。另外,因為過去做過DNA甲基化的研究,且表觀遺傳在近十年、十五年開始變得非常重要,沈老師目前的實驗室也同時在進行有關表觀遺傳的研究。

●見證台灣分子生物學的發展

1993年中研院分子生物研究所正式成立,兩年後沈老師被邀請回台擔任所長,一當就是九年。談起過去台灣分子生物學的發展,老師說早在1982年時,台灣就已開始引進分子生物學的觀念,開辦了許多工作坊、相關演講等,但實驗方面,因為藥品需要從美國進口很不方便,分子生物學的課程也較少,到了1988年後研究才開始漸入佳境。沈老師在1994年底回台時,台灣的分子生物學已經做得很好,到現在台灣在這個領域發展的相當不錯,在實驗技巧、思維前瞻性等,台灣老師做的研究,都有一定的水準可以跟國外競爭。

●表觀遺傳與DNA序列的共舞

談起表觀遺傳與DNA序列間的關係,沈老師滔滔不絕地分享兩者作用的奧妙之處。DNA序列改變固然會影響基因的表現,例如許多癌症細胞在DNA序列皆有所改變,造成蛋白質不產生或表現質量有所差異;然而另一方面,也有一些序列改變後,改變的蛋白並不會直接致癌,而是影響DNA染色體的修飾,造成整個細胞中多個基因的表現質量因而改變,間接的引發了癌症。由以上例子,我們可看到表觀遺傳在DNA序列層次之上,另外一層的調控也是非常重要的。表觀遺傳包括了組蛋白的修飾、DNA甲基化等,而基因體DNA的某些部份一經修飾,會改變好幾個基因的表現。沈老師也指出,現今很多疾病都被發現與表觀遺傳有關,例如自閉症(autism)、精神分裂症 (Schizophrenia)、失智症 (Dementia) 等,在表觀遺傳上都有所改變;目前也有很多以表觀遺傳爲標的藥物,正在進行研發。

●平反拉馬克?

拉馬克的學說曾在傳統遺傳學的推敲下被隱沒,反之達爾文的物競天擇說則被世人普遍接受。現今若希望證實拉馬克的後天性遺傳的確會影響演化,我們得知道後天獲得的表觀修飾,究竟可以維持多少代?提及此,沈老師指出現有文獻顯示,表觀遺傳可維持至少三代,例如某論文的研究是利用老鼠進行實驗,給予老鼠一個特定的嗅覺化合物讓其嗅聞,發現下一代的老鼠對於該化合物就會特別敏感。經過實驗證實,此嗅覺的敏感度來自於表觀遺傳修飾的改變,並可經由精子DNA的甲基化改變而傳至下一代。此實驗證明了,後天獲得的性狀是可以在不改變DNA序列的情況下遺傳至下一代的,概括的符合了拉馬克的假說。

從修習博士學位到現在,沈老師的研究領域一直在更新,他積極地說,生命科學是非常有趣的一個研究領域,研究的探討永遠存在著未知,永遠會有新的發現;在解構生命機制的同時,又會有更多新的現象被找出,所以可以說,生命科學是一個還看不到止境的研究領域。

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