2022 唐獎「生技醫藥獎」頒給開發 mRNA 療法（疫苗）關鍵技術的三科學家

mRNA？別浪費時間，不值得做！

天啊，你知道在實驗室搞 mRNA 有多麻煩嗎？連呼吸都要小心耶！

而且在細胞裡的 mRNA 一瞬間就會被分解成碎片，比廢柴還廢，哪可能生成需要的蛋白質？各位泛糰們好，2023 年的諾貝爾生理與醫學獎是由卡塔琳・考里科以及德魯・韋斯曼兩位科學家獲得，他們獲獎的研究，是許多人現在已經很熟悉的 mRNA 疫苗開發技術，但你可能不知道，其實當初 mRNA 打入實驗小鼠體內，引發非常嚴重的免疫風暴，甚至可能打一隻死一隻。

這這這……設計要來救人的藥物，反而致命？ 生醫獎得主考里科的同事甚至認為 mRNA 只是個「笑話」，這怎麼回事？

那個 mRNA 瘋女人來了？

你！渴望力量嗎？啊不，是想要合成 mRNA 嗎？我可以幫你喔！

由於屢屢爭奪印表機使用權僵持不下，故事的兩位主角就此破冰，當時是 1997 年，地點在美國賓州大學醫學院，此時身材高大、外向爽朗的女主角伸出了橄欖枝，正等待回答，男主角卻冷淡地說：「如果你成功了，我會試試。」難道故事就此結束嗎？當然沒有。

先回頭介紹一下考里科。她是匈牙利人，本來家境還不錯，但兩歲時，因為父親公開批評執政的共產黨政府，就此失去了工作，餘生只能打零工，全家住在沒自來水也沒電的磚房裡。遭遇這般變故的卡里科並沒有放棄自己，反而堅持鑽研科學，在匈牙利頂尖的塞格德大學取得了生物化學博士學位，並獲得博士後研究員的工作，投入 mRNA 研究。然而天要降大任，就有人要遭殃，大學的研究中心資金短缺，就把她給解聘了。

為了能讓自己的研究對世界產生影響，1985 年，她決定出國深造，移民美國，但由於政府嚴控資金外流，她把所有積蓄 1,200 美元偷偷縫進女兒的玩具熊裡，才能讓一家人在人生地不熟的紐約暫時安頓。雖然幾乎不會講英文，幸運的考里科很快在天普大學蘇多尼教授的實驗室找到工作，等等，我剛剛說幸運嗎？

對不起，我收回。她沒多久就被蘇多尼教授舉報為非法移民，只因她答應了約翰霍普金斯大學另一份薪水比較高的職位，要衰就衰到底，約翰霍普金斯大學隨即撤回了聘書，她跟先生還得花錢請律師來駁回引渡令，更別提因為蘇多尼繼續中傷她，她也找不到其他工作。

幾經波折，她終於在賓州大學醫學院找到了研究助理教授的工作。但由於她不是醫生，也不是正規職員，無法取得終身職，其他同事根本不把她當同事看，對她投入的 mRNA 研究自然也沒興趣。加上考里科雖然外向開朗，但也口直心快，換句話說，根本就是白目。她只在乎研究，不顧他人顏面，總是直言批評同事研究中的錯誤。她既不能升等、申請研究經費也屢屢失敗，沒辦法從細胞跟生物體中藉由 mRNA 生成治療性蛋白質，獲得數據，那就更沒辦法申請經費。

這時幸運的考里科獲得了一位同事支持，總算做出了一點成果，透過把 mRNA 插入培養皿的細胞裡，使細胞製造出「尿激酶受體」蛋白質。等等，我剛剛又說幸運嗎？對不起，我再次收回。卡里科雖然做出成果，她的熱臉依舊貼上了同事們的冷屁股，即使她主動替許多同事合成 mRNA，也只獲得了「那個 mRNA 瘋女人」的評價。1995 年她的先生因為簽證問題困在匈牙利好幾個月，她則被驗出長了腫瘤，得開刀。這時賓州大學的主管卻要她選擇離開或是接受降級。

為了讓女兒能獲得賓州大學的學費優惠，她嚥下這口氣，接受降薪，職稱變成從來沒人擔任過的——「資深研究調查員」，為什麼沒人擔任過？因為沒人被開除現職之後還願意繼續留在賓州大學裡，她是第一個。

越是山窮水盡，她越覺得解脫，就在這時她遇上了剛來到賓州大學的韋斯曼。

韋斯曼雖然冷淡，但他不是只對考里科冷淡，而是對所有人都很冷淡，他根本不聊八卦，只在乎研究，加上他才來不久，因此根本不知道考里科有多慘，也不在乎別人怎麼說考里科的壞話。韋斯曼早年曾當過安東尼佛奇實驗室的研究員，研究愛滋病，他目睹許多研究員因為無法獲得經費，而遷怒於不願幫忙的佛奇，藉由媒體傳播關於佛奇的負面消息，這讓他極為重視科學研究的誠信與純粹。

韋斯曼雖然對人冷淡，卻是個標準貓奴，他女兒會從收容所把病貓跟棄養貓帶回家，他還曾為了幫貧血的貓打針補充紅血球生成素，差點趕不上重要會議。他也是個偶爾會對同事亂講話的人，但不是因為他也白目，而是因為患有第一型糖尿病，血糖劇烈變化影響了他的認知功能，甚至會突然昏倒。

儘管對 mRNA 沒什麼興趣，正在研究愛滋病毒疫苗的韋斯曼的確用得上 mRNA，而考里科也真的很懂 mRNA。於是，韋斯曼跟考里科這兩支樹枝孤鳥竟然在 1998 年開始合作。幸運的考里科終於……等等？我剛剛說幸運嗎？

COVID-19 疫情帶來的契機

在解釋 mRNA 如何應用前，我們複習一下分子生物學的重要概念：中心法則 (central dogma)，也就是 DNA 轉錄成為 mRNA，再依據 mRNA 編碼，將對應的胺基酸組裝起來成為蛋白質。

如果我們可以合成 mRNA，只要修改 mRNA 上的編碼，再將這些 mRNA 送入人體細胞內，直接將細胞當作生產蛋白質的工廠，使人體自己產生正確的蛋白質，不就可以治療遺傳疾病了嗎？！

另外，疫苗也是一個應用方向，mRNA 就像是傳令兵，它帶著敵軍病毒的情報交給如同將領的樹突細胞，產出帶有病毒特徵的蛋白質，進而刺激整個免疫系統備戰，並培養出有長期保護力的記憶型 B 或 T 細胞大軍。

剛剛說到，兩人一開始合作是針對愛滋病疫苗的研發，但是當韋斯曼將 mRNA 打入小鼠後，驚訝的發現這些小鼠會一直生病，甚至死亡，免疫反應強到把本體都幹掉了，如果 mRNA 注射會導致死亡，這故事要怎麼說下去？

講到這，我相信大家都明白了，這兩位科學家都不太幸運，但他們還有一個共通點，就是不知道放棄兩個字怎麼寫。

他們想，一般細胞每天也都會製造 mRNA，為什麼這些 mRNA 不會被免疫系統當成入侵者，引發嚴重的發炎反應，造成細胞死亡？

他們後來在實驗中發現注射 tRNA 的小鼠不會有這樣的免疫反應，而 tRNA 與其他 RNA 最大的差異就是有大量的鹼基修飾，難道說關鍵就是修飾？

卡里科擁有非常好的RNA修飾合成的技術，那有沒有可能透過修飾，找到不會引發嚴重免疫反應，卻同時可以順利轉譯出蛋白的 RNA 分子呢？最後他們發現將 RNA 分子中的尿嘧啶核苷「U」修改成為假尿嘧啶核苷分子「ψ」，就能夠躲過免疫反應又可以產生蛋白質，並且在 2005 年時，他們將這個方法應用在猴子身上，修改後的 mRNA 不僅可以躲過免疫系統的攻擊，也能夠有效產生蛋白質。

原來卡里科和韋斯曼找到的方法，其實就是免疫系統透過檢視 RNA 裡修飾的型式或比例，藉此判斷敵我的設計機制，因為通常病毒的 RNA 不會經過修飾，所以當體外合成的 mRNA 注射進入人體中，就會被免疫系統辨識成外來病毒，引發體內的免疫反應。

這時只要將外來的 mRNA 經過足量修飾，就可以「騙」過細胞，讓細胞正式成為你的蛋白質工廠。

雖然卡里科與韋斯曼確信自己已經攻克了 mRNA 應用的難題，但很多的科學家仍然對 mRNA 的應用感到疑慮，這些科學家認為這麼不穩定的分子，不容易量產和使用，2013 年，卡里科從日本參加完研討會回來，甚至發現連自己的研究室被清空，讓給了別的研究員，他們兩人的重大發現彷彿被全世界遺忘。

不，他們的研究沒有被遺忘，在史丹佛大學的 Derrick Rossi 和 Luigi Warren 在幹細胞研究中，同樣遇到了 mRNA 應用的困難，直到 Rossi 和 Warren 得知了卡里科與韋斯曼的研究，才突破難關，成功透過加入特定 mRNA，將皮膚細胞轉變成多功能幹細胞，之後在 2010 年，Rossi 成立了世界第一家 mRNA 公司，也就是現在我們熟知的莫德納公司的前身。

而在得知莫德納將與英國的 AZ 合作開發血管內皮因子 mRNA 後，卡里科認為在大學繼續待下去也無法應用她在 mRNA 上的長才，於是前往德國，與 BNT 的創辦人烏爾．薩欣會面，並加入成為副總裁，保留兼任老師的資格。那年是 2013 年，BNT 還是個連網站都沒有的小生技公司，卡里科的決定也因此被學校的主管嘲笑。然而快轉到 2019 年，接下來的事大家都知道了。

2019 年的 12 月 1 日，首例新冠病毒感染個案在中國武漢發生，隔年 1 月 5 日，新冠病毒全基因體解序完成，向全世界發布。2 月，新冠疫情開始往全球散播。

1 月 25 日莫德納公司的 Stephane Bancel 與美國國衛院國家過敏與傳染病研究所所長 Anthony Fauci 進行會議，2 月底莫德納完成 mRNA-1273 疫苗的動物試驗，同時，BNT 開發出二十多隻 mRNA 候選疫苗，從新冠病毒完成基因體解序後的第 66 天，3 月 16 日，世界上第一位 mRNA 疫苗臨床受試者開始施打，這是人類首次能夠在短時間內，製作出對抗新興傳染病的疫苗的時刻。

而這一切，若不是當年卡里科與韋斯曼的努力不懈，突破 mRNA 的應用限制，使 mRNA 疫苗成為可能，那麼 COVID-19 所造成的死亡人數會遠遠高於現在統計的 695 萬人。

擇善固執還是冥頑不固

在科學研究中，我們常常看到戴著光環的成功案例，但不被失敗擊倒，其實才是科學的真實樣貌。

相較過往，這次諾貝爾奬很「快」頒給了 mRNA 研究，為什麼說快呢？因為諾獎往往是在論文發表後幾十年才會頒布，慎重到必須是寫進教科書等級的實證研究，才有資格。所以研究者不僅研究厲害，也要活得到頒奬，這次能夠這麼快受到諾貝爾奬肯定，代表 mRNA 疫苗確實是終結疫情的重要功臣，有目共睹，實至名歸。

卡里科在獲獎的當下表示，儘管最近幾年得到很多肯定，但其實這一路上並不是一帆風順，所以說獲獎的瞬間還不太相信，甚至覺得這是不是個 Joke，根據法新社報導，卡里科說只有他母親對他很有信心，每年都會聆聽諾貝爾委員會宣布得主，卡里科 Karikó 回應說：「我當時只能苦笑一下，因為我從未得到過研究資助，也沒有一個固定的團隊。我甚至都不是一名正式的教授，因為我被降了職，所以我並不抱什麼期望。我回答她說，『這是不可能的』。」

很遺憾的，卡里科的母親在 5 年前離世，沒能看到她真的獲得諾貝爾獎。

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參考資料

• https://www.nobelprize.org/prizes/med…
• 《疫苗商戰：新冠危機下AZ、BNT、輝瑞、莫德納、嬌生、Novavax的生死競賽》
• https://learngenomics.dev/docs/biolog…
• https://www.sciencedirect.com/science…

本文轉載自食藥好文網

• 文／黃育琳 食品技師

民以食為天，你吃的食物是安全的嗎？

中國大陸上海市在 1988 年曾因毛蚶貝類污染而爆發 A 型肝炎疫情，造成約 30 萬人感染，其中 47 人死亡 ^[1]。

我國於 2014 年 10 月至 11 月期間，急性病毒性 A 型肝炎本土病例達 30 人（其中 25 人住院），經衛生福利部疾病管制署（以下簡稱疾管署）與衛生局調查發現，多數病例於潛伏期間有生食蠔類（牡蠣）、文蛤或蛤蜊等貝類水產品 ^[2]。

這起事件極有可能是所謂的「食媒性疾病」。

何謂食媒性疾病？

食媒性疾病或稱食源性疾病（foodborne illness or foodborne disease）是指經由吃進被污染的食物或飲水等所致的疾病，常見症狀包含噁心、嘔吐、腹痛及腹瀉等。

依世界衛生組織的資料顯示，全球每年約有 6 億人因食用受到污染的食物或飲水而生病，其中 42 萬人死亡，又以兒童占多數。學童在校園中常暴露於共同的飲食及水源，人與人之間接觸密切，傳染病原很容易透過飛沫、糞口與接觸途徑傳播，易造成校園群聚感染事件發生 ​​^[3]。

但追溯污染源並不容易，食物在種植（或養殖）、採收、儲存、運送、製造、加工、包裝及烹調等任一階段都有可能被污染。且旅行和國際貿易頻繁更是提高被污染食品跨國散播的可能性 ​​^[3]，使農場到餐桌的食安管理顯得十分重要。

A 肝病毒之分布

一開始提到因吃下受 A 型肝炎病毒（Hepatitis A virus，以下簡稱 A 肝病毒）污染的食物而感染 A 型肝炎，就是很典型病毒型食媒性疾病的例子。

A 肝病毒的流行主要與當地的衛生環境有關，主要流行地區包括亞洲、非洲與中南美洲等地區，尤以東南亞、印度、中國大陸等地區較為嚴重。

在開發中國家，人民多半在嬰幼兒時期，常因攝入受 A 肝病毒污染的水或食物而感染（通常 6 歲以下兒童感染約有 70% 無臨床症狀或症狀輕微），成年後多半已具有免疫力。

然而在已開發國家，衛生環境大致較佳，很多年輕人並未感染過 A 肝病毒而不具免疫力。臺灣便是如此，大部份的兒童及青少年（尤其是都會地區）都未具 A 型肝炎抗體，使爆發流行的風險增加 ^[1]。

A 肝病毒之特性與感染症狀

A 肝病毒是一種無套膜，直徑約為 27 nm 的 RNA 病毒，潛伏期約 15～50 天，其所引起的 A 型肝炎，屬第二類法定傳染病 ​​^[1]。

患者臨床症狀包含發燒、肌肉酸痛、疲倦、食慾不振、腹部不適、噁心、甚至嘔吐等，持續幾天後，病人會出現有茶色尿或併有眼白變黃（即黃疸）的徵兆，急性 A 型肝炎並無特殊療法，通常採一般的支持性療法即可痊癒 ^​​[1]。

而 A 肝病毒主要是透過糞口途徑傳播，最可能被污染的食品或飲料如水果、蔬菜、貝類、冰和水（包括冷凍或未經澈底加熱），感染者沒有確實洗手並接觸其他東西也會造成病毒傳播 ^[1]。

不過 A 肝病毒的生命力頑強，對胃腸道極端的 pH 值和酶之耐受性高，能在不利條件下存活，被污染的食物需加熱超過攝氏 85 度且持續至少一分鐘才足以使 A 肝病毒失去活性。

再加上只要有極少量病毒顆粒存在便足以使人致病，所以即使食品所含的病毒量很低，仍具有食品中毒之風險 ^[4]。

食品從業人員基本要求《食品良好衛生規範》

為了避免食品受到病毒污染，食品從業人員的「衛生管理」就非常重要，我國行政院衛生福利部為了確保食品業者之衛生管理，已制定《食品良好衛生規範準則》（The Regulations on Good Hygiene Practice for Food, GHP）。

GHP 是食品業者確保其食品在製造、加工、調配、包裝、運送、儲存、販賣、輸入、輸出等過程中的安全衛生與品質，是最基本要求，所有食品業者皆應實施 GHP，在 GHP 附表二即說明：

食品從業人員經醫師診斷罹患或感染 A 型肝炎、手部皮膚病 、出疹、膿瘡、外傷、結核病、傷寒或其他可能造成食品污染之疾病，其罹患或感染期間，應主動告知現場負責人，不得從事與食品接觸之工作。

雖然是安全衛生品質的基本要求，卻還是有不少業者會疏忽，導致感染事件重蹈覆徹。

最佳預防方式就是注重衛生管理

除了 A 肝病毒之外，諾羅病毒、E 型肝炎病毒及沙波病毒皆是常見的病毒型食媒性疾病，這些病毒感染均無特效藥物可治療，僅能採用良好的支持性療法幫助病人痊癒。

因此最佳的預防感染方式就是做好衛生管理，包含：

1. 個人衛生：準備食品前及進食前，還有如廁後皆要確實洗手。
2. 在飲食衛生：飲水要煮沸再飲用，所有食品都應清洗乾淨並澈底加熱，不生食。
3. 環境衛生：維護廁所環境清潔，廚房及飲食用具要保持清潔。

參考資料

1. 衛生福利部疾病管制署，2018。急性病毒性 A 型肝炎  疾病介紹。
2. 衛生福利部食品藥物管理署，2023。A 型肝炎病毒(Hepatitis A virus)。
3. 衛生福利部疾病管制署、國立臺北教育大學，2016。食媒性疾病防治 教師指引手冊。臺北市：衛生福利部疾病管制署。
4. Bozkurt, H., Phan-Thien, K. Y., van Ogtrop, F., Bell, T. and McConchie, R. 2021. Outbreaks, occurrence, and control of norovirus and hepatitis a virus contamination in berries: A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 61:1 116-138.

本文轉載自中央研究院「研之有物」，為「中研院廣告」

• 採訪撰文｜寒波
• 責任編輯｜簡克志
• 美術設計｜蔡宛潔

自閉症研究的新方向

臺灣民眾大概都聽說過「自閉症」這個名詞，自閉症是腦部發育障礙導致的複雜疾病，同時受到先天遺傳以及後天環境因素的影響，具體成因依然是個謎，科學家須對遺傳調控方面有更多了解。中央研究院「研之有物」專訪院內基因體研究中心的莊樹諄研究員，他的團隊結合生物學、資訊學以及統計學方法，發現自閉症的風險基因與 RNA 之間有複雜的交互作用，在自閉症患者與非患者的腦部有很大差異。如果持續研究 RNA 的調控機制，或能開闢新的方向進一步理解自閉症。

遺傳性疾病成因——致病基因

根據衛生福利部 2023 年統計數據，我國自閉症患者超過一萬九千人。自閉症的全稱為「自閉症譜系障礙（autism spectrum disorder，簡稱 ASD）」，常見症狀是溝通、表達、社交上有困難，經常出現反復固定的狹窄行為，目前尚無有效的治療藥物。雖然經典電影《雨人》的主角雷蒙或是韓劇《非常律師禹英禑》的禹英禑都令人印象深刻，不過天才或高智商的自閉症患者只是極少數，而且不同患者的症狀輕重差異很大，故稱之為「譜系」（spectrum）。

理解遺傳性疾病，可利用遺傳學與基因體學的研究方法，比較患者與非患者之間的遺傳差異，便有機會尋獲致病的遺傳成因。過往研究得知，有些遺傳性疾病只取決於單一或少數基因的強力影響，例如亨廷頓舞蹈症（Huntington’s disease）、纖維性囊腫（cystic fibrosis）等，致病原因較為單純。

自閉症自然也受到先天遺傳基因影響，然而，它涉及許多影響力不明顯的基因，而且影響每名患者的基因又不盡相同，讓遺傳與症狀的關係更加複雜。如果從 RNA 研究路徑出發呢？RNA 是核糖核酸，具有承載 DNA 訊息和調控基因等功能，相比於其他疾病，在 RNA 層次研究自閉症的另一挑戰是取樣極為困難，自閉症患者的病因位於大腦內部，通常無法直接從人腦取樣分析。所幸的是，若檢視去世者捐贈的大腦樣本，仍有機會一窺自閉症的腦內奧秘。

莊樹諄分析的數據來自公共存取的 Synapse 資料庫，包括上百位自閉症患者與非自閉症者的資料。人數乍看不多，卻已是當今想同時探討同一個人的基因體（DNA 層次）與轉錄體（RNA 層次）間因果關係的最佳的選擇。藉由此一資料庫蒐集的人類腦部組織轉錄體資料，可全面探討各式各樣的 RNA，包含信使 RNA（messenger RNA，簡稱 mRNA）、小分子 RNA（microRNA，簡稱 miRNA），以及莊樹諄鎖定的研究目標：環狀 RNA（circular RNA）。

不能轉譯，但似乎會互相影響？非編碼 RNA

莊樹諄的教育背景是資訊學博士，博士後研究的階段投入生物資訊學，之前主要從事 RNA 與靈長類演化方面的研究，探討多樣性切割、RNA 編輯（RNA editing）等議題，環狀 RNA 則是他近年來特別感興趣的題材。

根據生物資訊學的預測，環狀 RNA 這類長鍊的 RNA 分子有數萬個，但實際上有多少仍不清楚。它們在大腦神經系統特別常見，似乎涉及許多基因調控的工作。莊樹諄目前最關注環狀 RNA 對自閉症的影響，不過他指出這番思路不限於自閉症，阿茲海默症、帕金森氏症、精神分裂症（schizophrenia）等疾病也能用同樣的方法探索。

不過，什麼是環狀 RNA 呢？按照序列長度、作用，可以將 RNA 分為很多種類。DNA 轉錄出的 RNA 經過處理，有些形成 20 多個核苷酸長的短鏈 RNA，如 miRNA 屬於此類。一些較長鏈的 mRNA 又會轉譯成氨基酸，產生各式蛋白質。還有些長鍊的 RNA 不會轉譯，仍然維持長鍊 RNA 的形式發揮作用，統稱為長鍊非編碼 RNA（long noncoding RNA，lncRNA），莊樹諄研究的主角環狀 RNA 大致上被歸屬於一種非編碼 RNA。這麼多種類的 RNA 彼此會互相影響，導致複雜的基因調控。

由 DNA 轉錄而成的 RNA 是線形，至於「環狀」RNA 一如其名，是 RNA 長鏈首尾相接後形成的環形結構，相比線形 RNA 更加穩定，不容易遭到分解。這些長期存在的圈圈，假如序列可以和短鏈的 miRNA 互補，兩者便有機會結合在一起，讀者可以想像為類似「海綿」（sponge）的吸附作用。

miRNA 原本的工作是結合 mRNA，使其無法轉錄為蛋白質，抑制基因表現。可想而知，一旦 miRNA 被環狀 RNA 吸附，便無法再干擾 mRNA 作用，失去抑制基因表現的效果。因此環狀 RNA 能透過直接影響 miRNA，來間接參與調控其他的下游基因。這便是環狀 RNA 的許多種調控功能中，最常被研究的一種。

自閉症的成因要往腦部深究，環狀 RNA 又在腦部表現最多，使得莊樹諄好奇當中的奧秘。然而儘管如今 RNA 定序已經很發達，環狀 RNA 由於結構的關係，一般的 RNA 定序方法無法抓到這類環形分子。莊樹諄指出這也是 Synapse 資料庫的一大優點，此一資料庫罕見地包含能找出環狀 RNA 的 RNA 定序資料，配合 miRNA、mRNA 與基因體等資料交叉分析，才有機會闡明環狀 RNA 的角色。

尋找環狀 RNA 和自閉症的關聯

莊樹諄率領的團隊已經發表 2 篇環狀 RNA 與自閉症的研究論文，第一篇論文著重於尋找哪些環狀 RNA 和自閉症有關，研究假設是環狀 RNA 透過 miRNA 間接影響自閉症風險基因 mRNA 的表現。由於環狀 RNA、miRNA 和 mRNA 都多達數萬個，需要統計分析的幫忙。

首先，將樣本分為有自閉症／無自閉症。要注意每個自閉症患者的基因表現仍有差異，納入夠多樣本一起比較，才有機會看出端倪。

接著，尋找環狀 RNA 和風險基因有顯著相關的搭配組合。例如：高比例自閉症的人，某個環狀 RNA 含量較高時，某個風險基因的 mRNA 表達量也較高，那這組環狀 RNA 和基因就存在正相關；反之則為負相關。

不過相關性很可能只是巧合，所以莊樹諄團隊比對序列，找到符合上述相關性的中介因子「miRNA」。最後再觀察「當排除 miRNA 影響時，環狀 RNA 與風險基因的顯著關係即消失」的組合，這些消失的組合，就是真正共同參與基因調控的「三人組」（環狀 RNA、miRNA、mRNA）。

一番分析後，篩選出的環狀 RNA 共有 60 個，其中涉及與 miRNA、mRNA 的組合總共 8,170 組。人類一共 2 萬個基因，與自閉症有關的調控網路就有 8,000 組之多，數字相當可觀，顯示環狀 RNA 的重要性。莊樹諄用統計手法找出的自閉症風險基因，和過去科學家已知的部分風險基因相符合，未來可以繼續探究在這 8,000 組調控網路中，有哪幾組是真的作用在生物上。

在資訊與統計分析之外，莊樹諄的團隊也有人進行分子生物學實驗，驗證 RNA 調控網路的相互影響。以體外培養的人類細胞為材料，人為誘導遺傳突變，精確分析特定環狀 RNA 在細胞內分子層次的作用。實驗證實選取的環狀 RNA，確實會結合 miRNA，又影響 mRNA 的表現。

基因調控是什麼？

莊樹諄強調，使用資料庫的公開資料，好處是經過多方檢視，避免資料品質不一致的問題，缺點是大家都能取得數據，必須要跳脫既有的思考模式才能發現新的結果。他在環狀 RNA 議題的新思路，成為第二篇論文的內容：探討環狀 RNA 的遠端調控（trans-regulation）對自閉症的影響。

基因的表達會受到基因調控元件（regulatory element，一段非編碼 DNA 序列）的影響，若調控元件就在基因附近，稱為近端調控（cis-regulation）；如果調控元件不在附近，甚至位於另一條染色體上，則為遠端調控。

研究基因調控，通常近端比遠端調控容易，因為近端調控元件（cis-regulatory element）的位置就在基因旁邊，不難尋找；但遠端調控卻沒那麼直觀，作用機制也比較難以想像。實際上常常能發現一個基因的表現，受到多處近端調控，加上多處遠端調控的影響。如果想全方位認識一個基因的表現與調控，最好能都能得知近端與遠端的影響，否則難以掌握調控的全貌。

莊樹諄的想法是，某些基因被遠端調控的過程，是否有環狀 RNA 參與？具體說來就是某個調控位置，先近端調控其周圍的環狀 RNA 基因，再藉由環狀 RNA 影響基因體上其他位置的基因表現，發揮遠端調控的效果。

為了避免用語誤解，有必要先解釋一下什麼是「基因」。基因的概念隨著生物學發展持續改變，如今一般人熟悉的定義，基因是由 DNA 編碼序列構成，能轉錄出 mRNA，再轉譯為蛋白質的訊息載體。不過若將基因定義為會轉錄出 RNA 的 DNA 序列，那麼即使沒有對應的蛋白質產物，只要其衍生的 RNA 產物有所作用，也能視為「基因」，如 miRNA 基因、mRNA 或長鏈非編碼 RNA 基因。既然是有 DNA 編碼的基因，便會受到近端、遠端調控位置影響。

探索遠端調控機制有很多想法，莊樹諄可以說又打開了一條新思路。遠端調控位置不在基因旁邊，亦即基因體任何地方都有機會。假如直接挑戰基因與遠端調控位置的關聯性，可能相關的數量可謂天文數字，而且缺乏生物性的理由支持，找到的目標往往令人半信半疑。

莊樹諄引進環狀 RNA 涉及其中的可能性，尋找「環狀 RNA 基因的近端調控位置」與「目標基因的遠端調控」之交集，大幅縮小了搜索範圍。

一番分析後，研究團隊從自閉症患者的基因體上，定位出 3,619 個近端調控的 circQTLs，這些表達數量性狀基因座相當特殊，可能藉由直接或間接遠端調控兩種模式來調控遠端基因(如上圖)。而這 3,619 個 circQTLs，與環狀 RNA、遠端基因三者形成了八萬六千多組的遠端調控網路。接著團隊使用了不同的統計方法，其中 8,103 組通過多重統計測試，顯示較高的機率是屬於間接遠端調控模式。

莊樹諄團隊透過統計手法，找到相當多基因和調控路徑，雖然目前仍不清楚它們影響自閉症的具體細節，卻無疑讓我們新增一分對自閉症的認識。

莊樹諄指出，這套統計方法或可應用至人類的其他複雜疾病（如思覺失調症），找出基因調控的多個可能路徑，提供臨床醫藥研發更多線索。

生物與資訊的跨領域結合

訪談中問到：為何會從資訊科學跨入到生物領域？莊樹諄回憶，1998 他博士班畢業那年才第一次聽到「生物資訊」這個詞，他基於對生命科學的興趣，以及因為內在性格想往學術轉型的想法，引領他到了中研院。

莊樹諄接著說，2003 年李文雄院士延攬他進入基因體研究中心，之前他們不曾認識。他感謝李院士帶他進入了分子演化的世界，就此打開了研究視野。在剛開始成立自己的實驗室時，缺少人力，李院士讓當時的博後陳豐奇博士（現為國衛院群體健康科學研究所研究員兼任副所長）與他共同工作。莊樹諄強調，他所有分子演化的觀念與基礎，都是陳博士幫他建立的，如果說陳博士是他的師父，那李院士就是師父的師父了。

如今，莊樹諄在中研院的研究生涯邁入第 25 年，從資訊學背景投入生物學研究，大量使用統計工具，他經常需要持續整合不同領域的觀念與工具，推動自己的新研究。在訪談中，他也感謝諸多研究同儕的協助，特別是幾年前建立分生實驗室時，蕭宏昇研究員及其團隊成員的鼎力相助。

莊樹諄的團隊包含資訊、統計、分子生物三個領域的同仁，來自不同領域，傾聽他人意見自然也特別重要，這是他們實驗室的核心價值之一。莊樹諄認為在科學面前，人是很渺小的，需要互相尊重和理解，方能一起解開科學之謎。

最後，莊樹諄特別強調他個人在相關領域的研究，仍有極巨大的進步空間，感謝研之有物的主動邀訪，期望將來能與更多先進交流學習，也企盼年輕新血加入這個生物資訊的跨領域團隊。