為什麼有些人吃不胖，有些人沒抽菸卻得肺癌，有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢？這一切都跟我們的基因有關！無論是想探究生命的起源、物種間的差異，乃至於罹患疾病、用藥的風險，都必須從了解基因密碼著手，而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上，DNA 解碼從 1953 年的華生（James Watson）與克里克（Francis Crick）兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構，闡述 DNA 是以 4 個鹼基（A、T、C、G）的配對方式來傳遞遺傳訊息，並逐步發展出許多新的研究工具；1990 年，美國政府推動人類基因體計畫，接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入，到了 2003 年，人體基因體密碼全數解碼完成，不僅是人類探索生命的重大里程碑，也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成，卻因為基因定序技術的突飛猛進，使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展，早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位，但無法排序；直到 1977 年，科學家桑格（Frederick Sanger）發明了第一代的基因定序技術，以生物化學的方式，讓 DNA 形成不同長度的片段，以判讀測量物的基因序列，成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求，出現了次世代定序技術（NGS），將 DNA 打成碎片，並擴增碎片到可偵測的濃度，再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速，且成本更低，讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對，解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤，也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面，儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因，但對於改善個體健康仍有積極的意義，例如：若透過基因檢測，得知將來罹患糖尿病機率比別人高，就可以透過健康諮詢，改變飲食習慣、生活型態等，降低發病機率。又如癌症基因檢測，可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測：前者可偵測是否有單一基因的變異，導致罹癌風險增加；後者則針對是否有藥物易感性的基因變異，做為臨床用藥的參考，也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者，基因檢測後續的生物資訊分析，包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等，對臨床醫療工作都有極大的助益。

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同，而不同族群之間更存在著基因差異，使得歐美國家基因庫的資料，幾乎不能直接應用於亞洲人身上，這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」（Taiwan biobank），希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起，中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」（TPMI），希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫，促進臺灣民眾常見疾病的研究，並開發專屬華人的基因型鑑定晶片，促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人，這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者，超過 99％ 是來自中國不同省分的漢族移民人口，其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫，其中，漢族的全部遺傳變異中，有 21.2％ 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因；3.1％ 的人有癌症易感基因，比一般人罹癌風險更高；87.3％ 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性，例如：若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型，醫生在開藥時就能使用替代藥物，避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰：個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門，但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上，存在著道德倫理的考量，例如：研究用途的資料是否能放在病歷中？個人資料是否受到法規保護？而且技術上各醫院之間的資料如何串流？這些都需要資通訊科技（ICT）產業的協助，而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言，建議患者做基因檢測是因為出現症狀，希望找到原因，但是如何解釋以及病歷上如何註解，則是另一項重要議題。

從人性觀點來看，在技術更迭演進的同時，對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生？回到了解病因的初衷，在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時，家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等，都是值得深思的議題，也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好，因此，基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統，以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡，將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容，請見「科技魅癮」：https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

• 情慾、性別、身體與性犯罪——科學視角下的性教育
• 如何打造科學家的房間！科學實驗室EP.6 — 會動的AR繪本
• 利用阿基米德浮力原理，當玻璃小球浮起時測量氣溫～伽利略溫度計
• 交換禮物大賞！QUALY 醉愛北極熊酒瓶塞
• 數學好無聊、不實用，到底為什麼要學數學？
• 給大人玩的理財桌遊，從此航向財富自由！
• 交換禮物首選、推理迷必買！台灣推理作家協會20週年限定週邊

你身邊也有憂鬱症的朋友嗎？根據世界衛生組織 2021 年的報告顯示，全球有超過 3.5 億人受憂鬱症所苦；在臺灣，衛福部統計調查指出，約有 200 萬人罹患憂鬱症，其中，重度憂鬱症患者更超過五成，約 125 萬人。罹患憂鬱症的人會出現 2 週以上的情緒低潮、食慾不振、失眠、自責、有輕生念頭等症狀，嚴重者會無法集中精神，進而影響到工作及生活──憂鬱症已然是 21 世紀不可忽視的健康殺手！

憂鬱症不只是「心病」，也是「腦病」

過去，人們總認為憂鬱症只跟心情不好有關，但其實是大腦也生病了。人腦內有一套情緒自動調節機制，情緒的產生與邊緣系統、下視丘、大腦皮質等區域有關，而若要抑制情緒，則由掌管理性思考的前額葉負責。前額葉也是人腦中主動抑制憂鬱症狀最重要的腦區，一般人在遇到壓力大或憤怒的狀況時，能在短時間內平息下來，就是因為有前額葉幫忙踩剎車，抑制衝動的行為。即使遇到令人非常生氣的事情，也能透過找人討論、看書或爬文等等，讓心態改變，化解情緒危機。然而，憂鬱症患者的情緒調節功能失常，包括：前額葉、杏仁核、海馬迴……等，導致即使沒有任何外力干擾，也會陷入情緒低潮，且無論怎麼溝通都無效。

「頑固型憂鬱症」並非無藥可醫

臺北榮民總醫院精神部社區復健精神科主任李正達醫師表示， 一般的憂鬱症患者，大腦功能雖然出問題，但仍有一定的控管能力，透過服藥或心理治療就能有不錯的效果，但若是頑固型憂鬱症（TRD）患者，大腦的情緒迴路異常會更加明顯，使得患者一直被負面思維綁架。李正達醫師表示，在這種狀況下，吃藥不一定有效，且這類患者腦部的情緒迴路出問題的地方不盡相同。因此，他投入頑固型憂鬱症及腦刺激治療的研究，發現以磁脈衝活化神經元的經顱磁刺激術（TMS）治療憂鬱症成效不錯，且為非侵入性的治療方式，對藥物治療反應不佳的患者來說，是一大福音。

頑固型憂鬱症的額葉功能之所以表現失常，與大腦中的興奮性神經傳導物質和抑制性神經傳導物質的失衡有關。對此，李正達醫師表示，可用 TMS 治療患者的情緒迴路，讓上述分子的表現正常化，進而有效改善症狀。此外，他也提到美國已上市能夠調控上述神經傳導物質的新藥，透過鼻噴劑、注射，甚至未來也會有口服的方式，快速平衡大腦的情緒控管系統。

結合 AI 科技，找到適合的療法

李正達醫師提及 TMS 有不同的刺激方式，目前 TMS 雖然有效，但為病患找到合適的打法才是關鍵，不然有些個案已經長期陷入負面情緒，有著想不開的念頭，若又遇到治療無效，會增加病人的挫敗感，甚至錯過挽救情緒的黃金時機。對此，他也分享，目前最新的研究可運用新科技，例如：結合腦影像學跟人工智慧（AI），透過蒐集與分析過去做過腦波且成效較好的病患數據，幫助未來要施打 TMS 的患者，更快篩選出合適的治療方式。

補充深海魚油，有效緩解憂鬱症

除了 TMS 能造福憂鬱症患者外，憂鬱症也可以透過營養補充的方式，讓病情好轉。臺灣身心醫學專家、中國醫藥大學安南醫院副院長的蘇冠賓醫師提到，許多精神醫學研究顯示，飲食習慣與精神健康有直接的關聯，而特定營養素的單獨療法或合併療法也有一定的療效。世界營養精神醫學會（ISNPR）發表的臨床指引和治療共識的論文中提到，推薦透過調整飲食、補充保健食品及類藥劑營養品，來幫助增進精神健康。其中，蘇冠賓醫師的研究團隊針對 Omega-3 脂肪酸，即深海魚油，進行多項跨國研究，發現 Omega-3 對於焦慮有低到中度的療效，也發現 Omega-3 可用於治療兒童過動症；蘇醫師的團隊也與英國倫敦國王學院（King’s College London）合作研究發現，當憂鬱症患者攝取 Omega-3 多元不飽和脂肪酸時，可有效減輕人體發炎反應，並且改善憂鬱症的症狀。此外，蘇冠賓醫師的團隊也致力於尋找腦疾病的致病機轉及創新治療，包含：重覆性經顱磁刺激（rTMS）、針灸、經顱光刺激等創新療法，希望提供病患更多元、更有效的治療方式。

大腦與情感的連結，超乎你的想像

大腦的活動與人類的情感表達有著密切關連，隨著腦科學的進步，新興的研究工具如功能性磁振造影（fMRI）、腦電圖（EEG）、TMS 等技術出現，更能幫助科學家清楚地看到大腦裡的分子影像及變化，不僅重新定義了精神疾病，幫助憂鬱症的治療，還能解釋為什麼人們在購物時會有「腦波弱」的現象，如何看待人類的同理心、道德與正義，甚至可應用到法治層面如測謊等等。

更多內容，請見「科技魅癮」：https://charmingscitech.pse.is/3rafes

• 情慾、性別、身體與性犯罪——科學視角下的性教育
• 如何打造科學家的房間！科學實驗室EP.6 — 會動的AR繪本
• 利用阿基米德浮力原理，當玻璃小球浮起時測量氣溫～伽利略溫度計
• 交換禮物大賞！QUALY 醉愛北極熊酒瓶塞
• 數學好無聊、不實用，到底為什麼要學數學？
• 給大人玩的理財桌遊，從此航向財富自由！
• 交換禮物首選、推理迷必買！台灣推理作家協會20週年限定週邊