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全球化視野下的基因體學

文/邱偉欣 (德國科隆大學發育生物學博士)

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主導20世紀後半的分子生物學,採取化約主義的手段,將整體的生物系統化約成簡單的幾個部分來進行研究,例如:藉由研究一些基因(gene)以瞭解各種基本的生物機制,這樣的手段獲取了知識上極大的成功並且發展出極具威力的生物技術;然而,許多生物學家慢慢瞭解,化約主義的手段並不足以滿足對複雜生物系統的徹底理解。因此,基因體學(genomics)的出現,在20世紀末、21世紀初的生物學研究上奠定了新的里程碑。不同於傳統分子生物學著重在研究某些分子(如一個特定基因)的功能,基因體學以全域的視角(global view)來研究生物系統,比如:一個細胞內所有DNA分子-包括了基因以及非基因的DNA區段-的功能以及分子間綜合的交互作用,都是基因體學關注的焦點;簡單地說,基因體學強調整合性的瞭解生物系統。基因體學的興起,也帶動了許多新學門的發展,如生物資訊學(Bioinformatics)、系統生物學(Systems biology)、合成生物學(Synthetic biology);並且,更具威力的生物技術也接連地被發展出來了。

與基因體學的發展密不可分的技術是DNA定序技術(DNA sequencing technology)。DNA分子是一種長鏈聚合物-意即一個DNA分子就如同一條串珠,由許多更小的單元重複組合而成。組成DNA分子的小單元有四個-四種鹼基,代號是A、T、C、G,而前面所提到的定序技術,就是把DNA分子上四種鹼基的排列次序(序列)「讀」出來的技術。傳統定序技術每次可讀出的鹼基數目非常有限,而近十年來發展出的次世代定序技術,則已經達到高通量(high-throughput)的產能,使得讀出某生物基因體所需的時間以及成本大幅的減少。

高通量定序技術以及基因體學均是發展自我們所認知的「西方」世界。而在全球化(globalization)的浪潮下,除了貨幣,財貨以及人員的流動外,這些科學知識與技術也如漣漪般地波及世界各地。乍看之下,這個世界的科學知識與技術更趨向於均質化(homoginization),事實上卻未必如此。

全球化視野下,基因體研究知識階層化

就技術層面上而言,高通量定序技術是讓基因體學研究的成本降低的一個關鍵。然而,當同樣的技術由美國引至他國,比如台灣,花費卻提高了,因此也提高了基因體學研究在台灣的成本;致使台灣基因體學研究相對牛步。相較於台灣以及其他非西方國家,中國則是一個特例-透過國家砸下重金來進行相關研究-1999年由中國政府支援在深圳成立的華大基因公司(BGI),短短十數年,已經成為全球基因體研究的重鎮之一。2010年三月,BGI啟動了將大熊貓(Ailuropoda melanoleuca)基因體定序的計劃,同年的十月份就已經完成整個基因體主要的框架序列,所花費的時間之迅速令人咋舌;然而,大熊貓是眾所週知的全球瀕危動物,但中國的大熊貓基因體定序計劃卻不是為了保育的目的而執行,世界野生動物基金會(WWF)就曾批評過中國官方對熊貓保育的策略方向錯誤。今年三月, BGI更與全球視覺運算龍頭廠商NVIDIA合作,以Testa GPU建置高速伺服器用以解析龐大的基因體序列資料,並且提供線上平台給世界各地研究人員使用。這些發展,與其說是為了科學研究,其實更像是國家主導的計劃經濟產物。

綜上所述,基因體學的研究,似乎已經成為一種另類的金錢競賽。更多的資金投入,可以保證更多的硬體運作、耗材使用以及技術人員的僱用,以獲取更多生物基因體的序列資訊,然而,這種做法卻不是任一國家的個別研究單位可以輕易達到的,既使是國家級的研究單位-如我國中研院的基因體暨蛋白質體研究中心-也未必可以挹注足夠的資源達到像BGI或是美國國家衛生研究院(NIH)那樣的等級。從基因體學的發展,可以窺見知識技術在全球視角下的階層化。

全球化視野下,世界階層的強化

隨著對人類基因體的瞭解越多以及各項技術的發展,「個人醫療」的臨床應用也正如火如荼的發展。舉例來說,某藥物施用在一群患有同樣疾病的人身上,有些人對該藥物反應良好並且無副作用的發生,有些人卻對該藥物無明顯反應,有些人則是對該藥物產生毒性反應;相同的疾病卻對同一種藥物反應不同,可能都有一個基因體學上的解釋:每個人的基因網絡(genetic network)各具特異性,針對這些特異性尋求最適切的醫療方法,即是個人醫療的目的之一。一個特定生物地理(bio-geographic)區域的人,可能共享某些遺傳背景(genetic background),在這個遺傳背景裡的人們,個人的基因網絡就更具特異性了!以此觀之,直接引進他國個人醫療的成果至某國家,將可能無法達到預期效果;唯有針對該國內部的人群進行族群的基因體學研究,適合特定民族的「個人醫療」才會產生最好的效果。然而,技術障壁,高成本的考量,以及醫療技術全球化的商業考量等因素,都可能成為阻礙非歐美國家個人醫療的發展;如此看似可以促進全人類健康的新技術,在現實世界中,卻不是人人都可以蒙受其利,實則世界階層化更明顯了,核心國家和邊陲國家的距離又拉得更遠了。

基因體學研究無法迴避的社會文化課題

我們若以為知識和技術正在快速的全球化,基因體學研究的發展告訴我們,事實上不然!知識和技術的擴散遇到的障壁比貿易全球化的障礙更多且更複雜。發展基因體學研究所需的成本,是否為該國所能/所願意負擔;隨著基因體學發展而產生的知識及技術,是否能契合在地的特殊性,皆是討論基因體學在世界各地的發展狀況時所必須考慮的因子;尤其是後者,各地方特有物種、人群必然存在的特異性,甚至,基因體學所探討的問題,是否為該地人們所關心?是否為該地區道德所接受?這些均是基因體學發展所無法迴避的問題。

台灣在這一波新知識技術的浪潮下,處於邊陲地帶。知識上,許多大學、研究機構均有開設基因體學相關課程,然而,我國在基因體學的研究上,仍深感資源不足的窘境,導致教學與研究難以完美的相輔相成;更嚴重的問題在研究人員本身-多數研究人員均有深厚的分子生物學學養,然而平時需負擔教學,行政等繁雜事務,還要面對評鑑、升等的壓力,因而對於新知識的吸收和認知顯的囫圇吞棗而粗糙,這樣的教研環境使得新知識在台灣的生根茁壯相當困難。而社會大眾由於長期缺乏科普知識的取得管道,對於新知的瞭解多數並不感興趣;「引進,使用」,這種「代工」模式的科技認知,恐怕在台灣社會仍然是主流。因此,當伴隨基因體學發展而來的各項生物技術被引進台灣之後,它將如何在台灣的文化中被使用,將會引發什麼樣的議題,值得你我持續關注。

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本文原發表於Taiwan EU Watch,經同意後轉載。

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