寫科學研究部落格的好玩之處就是會看到很多人作各式各樣瘋狂的科學實驗，Scientopia上週就讀到了一個：這篇2002年的研究中，實驗人員把老鼠倒吊起來，讓它只能靠前腳活動，藉此模擬無重力空間下的運動模式。而這麼做的主要目的，是想知道老鼠的性能力在無重力環境中會不會減弱，當然，也是想藉此推論，未來可能必須在無重力狀態下做愛的太空人，能不能正常生育。在地球上，要拿無重力來作研究，除了完全浸在水裡模擬，或是進入專門訓練太空人的「嘔吐彗星」裡頭，大概沒有別的方法了。然而要完成這個實驗，兩種方式都不適合，於是Tash JS，Johnson DC 與 Enders GC三位科學家就決定用倒吊的方式進行…

問題來了，首先，你可以從下圖中看見：老鼠很有「種」！它們的睪丸很大顆！（以比例來說）

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而老鼠在爬行時，為了方便，都會「縮陽入腹」，也就是把睪丸收回到腹部中。如果你把老鼠倒吊起來，後腳不著地，那睪丸就會自動進入腹部。我們都知道，睪丸裝在寬鬆的陰囊裡頭晃啊晃的，就是為了要降溫，唯有在低於體溫的環境中，精子才能發育完全。

那要是倒吊的老鼠睪丸都收進了腹部，那肯定會過熱而影響研究，可能連觀察精子都很難…然而這無法阻止科學家的決心：他們把睪丸跟陰囊縫在一起，這樣一來，老鼠就沒辦法縮陽了…就這樣過了六個禮拜…（嘖嘖）

研究結果發現，倒立的老鼠睪丸重量明顯下降，精蟲數量更是正常老鼠的1/6。當然，研究者也調查了老鼠的腎上腺皮質激素，發現並沒有異常，因此判定「倒吊」並沒有讓老鼠感到緊迫，排除了緊迫讓睪丸重量跟精蟲數量減少的可能性。

所以研究結論表示無重力環境會顯著影響生育能力，不僅精蟲數量減少，製造精蟲的細胞也減少。但是到底為甚麼？研究者給了一個假設，那就是無重力環境中，陰囊不會受重力下垂，而是會貼著下腹，而這造成了睪丸溫度過高；同樣的，研究者推論，在無重力下的太空人也可能因為睪丸離身體比較近，因而遇到相同情況。

（於是乎，每天都坐在電腦前工作，而且還有隻貓壓在身上的我感到蛋蛋的哀傷…）

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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。

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