普通生物學教科書將要進行小部分的改寫，原因是來自加州大學聖地牙哥分校的生物學家發現了遺傳物質中基本單位的新成員。

根據普生教科書的描述，染色質是DNA存在細胞中的自然狀態。核小體(nucleosome)是組成染色質的基本單元，一連串的核小體構成染色質。

當我們用高倍率的顯微鏡觀察染色體，我們可以看到核小體像是一串珠子相連。但是發表在8月19日的《分子細胞》期刊上的文章，加州大學聖地牙哥分校的生物學家發現了一個新的染色質組成粒子，介於裸露的DNA與核小體中間。他們說：「乍看之下像是核小體，但是實際上是核小體的分身。」

領導該研究團隊的聖地牙哥分校生物學家James Kadonaga教授，他提到這個新穎粒子是核小體未包裝完成的樣子，因此將他們命名為前核小體(pre-nucleosome)。 他還說這個新發現開啟我們重新認識染色質的序幕。前核小體被認為可能在遺傳物質被複製和使用時，扮演著關鍵的角色。

生物學家們認為儘管這種前核小體在顯微鏡下看起來與核小體類似，但是經過生物化學的檢驗顯示，它們其實是DNA和核小體的中間過渡物質。研究人員提到：「透過動力酵素蛋白(motor enzyme)使用能量分子腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)能夠將這些前核小體變成了核小體」。

Kadonaga教授說：「前核小體的發現提出我們先前認為染色質只由核小體構成的看法可能是錯誤的簡化，因為它很可能是核小體與前核小體的混合。因此，這項發現可能開啟我們重新理解染色質的序章。」

該研究由美國國家衛生研究院(NIH)資助。NIH國立綜合醫學研究所負責監管染色質研究的 Anthony Carter 表示：「核小體是DNA分子纏繞在組蛋白上所組成，有助穩定染色質狀態，以及對於基因表現與DNA複製的控制起關鍵的調控作用。找到這個新穎的DNA-組蛋白中間型複合物是提供了染色質組成的新見解，將有助於我們了解其如何影響這個動態過程。」

翻譯自：asnowtech: DNA and a nucleosome

相關報導: UCSanDiego NewsCenter

原始論文：Molecular Cell: Identification of a Rapidly Formed Nonnucleosomal Histone-DNA Intermediate that Is Converted into Chromatin by ACF

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這篇論文研究的重點是在於DNA分子纏繞在組蛋白上組裝成核小體(wiki)的初期過程，目的是為了解開染色質形成的中間步驟。在實驗的過程中證實了只要有組蛋白H3與H4就能夠快速地和DNA分子結合形成前核小體(短於15秒)，接著藉由動力蛋白(motor protein)將前核小體再轉換成核小體，而這個步驟需要的時間較長，大約是10到20分鐘。

一般在進行染色體複製的過程，DNA上的組蛋白會被移除，當複製出新的一條DNA分子後，組蛋白才會重新組裝上去。這個研究暗示著前核小體將可能出現在DNA複製叉上類似核小體的結構，讓組蛋白能夠快速地被組裝到剛完成複製的DNA上。

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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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