2016年02月18日 星期四 23:57:08

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people | 人物 2018年 Vol. 51

建立臺灣人的「參考基因」

生醫所首位外籍所長郭沛恩 要讓臺灣醫療更精準

撰文/林以璿 攝影/林以璿、王柏豪

美國加州大學舊金山分校(UC San Francisco)心血管研究所以及人類遺傳學研究所傑出教授郭沛恩,於去年10月接任了臺灣中央研究院生物醫學科學研究所所長職位,希望能夠利用臺灣的全民健保優勢,創建出完整全面的基因數據庫,從而推動人類遺傳學和基因體學進步與發展。

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過去兩年,可說是中研院的多事之秋,新上任的院長廖俊智力求穩健,大力從國外挖掘重量級學者,為中研院的實力添磚加瓦,生物醫學科學研究所所長郭沛恩,正是其中一員,他同時是生醫所有史以來首位外籍所長。

在美國加州大學舊金山分校(UC San Francisco)擔任皮膚醫學系教授的郭沛恩,來自香港,除2001年曾擔任賽亞基因科技創建時期的科學顧問外,過去與臺灣的交流並不算多。求賢若渴的廖俊智曾表示,郭沛恩看見了臺灣的發展潛力,才會答應出任所長,「對中研院來說,是一大鼓舞。」

郭沛恩在遺傳學及基因體學方面的研究成果卓著,他發明了許多新穎的基因體分析方法,並且在國際HapMap計畫(國際人類基因體單體型圖計劃)中,貢獻了超過一半的單核苷酸多態性 (Single Nucleotide Polymorphism, SNP)。

郭沛恩也是使用單分子技術,進行基因體序列組裝完整基因體分析的先驅者,他已經發現了在許多疾病和性狀中的遺傳因素,特別是牛皮癬、前列腺癌及哮喘等領域。

出版超過13本專書及章節著作的郭沛恩,至今已經發表了超過230篇論文。

出生香港 赴美求學

郭沛恩出生在1950年代的香港。當時國共內戰甫以國民政府撤退至臺灣劃下句點,面對共產黨掌管中國的局面,不少人選擇離開。而香港,正是這些難民的落腳處之一。

「我的父親是潮州人,母親是上海人,在定居香港之前,他們還在越南待過幾年,」郭沛恩提到。

大量湧進的外來人口,充斥在當年香港的每個角落。香港的人口數從1947年的175萬至180萬,激增至1951年的201萬,到了1956年,香港已經成為世界上人口密度最高的地方之一。難民們操著大江南北的口音來到這裡,大部份人都是舉目無親,擁有的,只有自己的雙手與裝在腦袋中的智慧。

在這樣動盪的年代,郭沛恩的雙親十分幸運地完成了大學的學業。較高的教育水平,也讓他們深刻地瞭解到,讀書絕對是改變命運、翻身的重要途徑。

「父母從小就很注重孩子的學習,他們也不止一次提到,『如果你讀書能夠讀得不錯,那你可以選擇當醫師』。」因為,在香港人眼中,醫師是社會菁英及高薪的象徵。

郭沛恩的學業成就也非常優異。18歲從中學畢業,不僅考上了香港大學的醫學系,還取得美國留學的獎學金。而這也是郭沛恩人生選擇上,第一個重要的十字路口。

「香港跟臺灣一樣,中學畢業後直接可以讀醫學系,畢業受訓完之後就可以執業當醫師,但是美國不一樣,要先讀一般大學,畢業後還得再考一次醫學系,能不能考上也未可知。」

當時中學老師極力勸他,「這可是一條最快通往醫師職業的途徑呀,放棄很可惜!」但是,郭沛恩仍舊毅然選擇了赴美求學的不同道路。

郭沛恩來到美國芝加哥大學求學,依舊維持著他優異的學業表現。畢業之後,他只投出母校醫學系的申請書,因為他非常有把握,自己一定可以進入芝加哥大學醫學院。

醫學、有機化學博士科研兩手抓

果不其然,郭沛恩順利被芝加哥大學普里茲克醫學院(Pritzker School of Medicine)錄取,距離家人期望的醫師目標又更近了一步。

不過,就在準備入醫學院教前,一位教授一席話,讓郭沛恩的人生出現了意想不到的轉折。

「教授當時說,人生最大的樂趣與成就,是發現新知識。而發現新知識這件事情,如果不讓聰明的人來做,又應該讓誰來呢?」

「我覺得自己是聰明人呀,」郭沛恩笑道,於是他也申請了芝加哥大學的有機化學博士班,而學校同意他同時進行醫學院以及有機化學博士的學業進修。

為什麼會選擇有機化學呢?

原來在香港長大的郭沛恩,自小非常清楚「中醫」在華人界的地位,他雖然志不在此,卻還是想要瞭解中醫藥的奧祕,「因為雖然跟西醫不是同一套理論,但中醫藥確實有它的效果。」

因此,郭沛恩希望從有機化學,以西方科學的角度,瞭解這個在東方世界歷久不衰的醫療奧祕。

不過,醫學院與研究都相當耗費心力,所以當郭沛恩在美國芝加哥Rush醫學中心擔任實習醫師結束後,面臨選擇專業科別時,他勢必得放棄一些必須隨時待命如外科、或是工作時間太長的科別如病理科,如此才能保證自己的科研不被耽誤。

「選擇專業科別對我來說很困難啊,因為我什麼都有興趣,」郭沛恩又笑道,經歷了一番取捨後,最後決定當一位皮膚科醫師,並且到美國聖路易華盛頓大學(Washington University in St. Louis)醫學中心擔任住院醫師,同時進行博士後研究。

從中醫藥研究轉向基因體研究

穩定的皮膚科醫師工作以及科研研究,讓郭沛恩的人生過了一個平穩的收穫期。一些中草藥研究也開始讓他與中國相關研究有許多往來。不過,1989年10月的天安門事變,讓他重新思考了往中醫的研究。

如果想繼續鑽研中醫,勢必有一天必須回到中醫的發源地──中國,但這並不在郭沛恩的生涯規劃之中。因此,他放下了有關中醫的科研,轉而加入當時新興的人類基因體研究相關的計劃。

「過去有機化學的背景,後來很多都在基因方面的研究派上了用場,」從此,郭沛恩開始了他對於基因、以至於後來精準醫療的研究之路。

郭沛恩於加州大學舊金山分校的團隊是國際HapMap聯盟的一部分,主要在構建人類基因體的單體型 (Haplotype) 圖譜,研究的總體目標,是開發全基因體遺傳分析工具,並應用這些工具,來闡明與常見人類疾病相關的遺傳因素。

郭沛恩的團隊積極從事兩個研究領域。

首先,開發基於單分子技術的高效基因體序列組裝策略。方法是將基於螢光標記的單個DNA分子的基因體圖譜和條形碼連鎖讀取全基因體測序相,以提高速度並降低全基因體結構變異,並降低單元型測定和DNA序列組裝的成本。

其次,團隊應新開發的最新基因研究工具(如次世代測序和大規模全基因體SNP和CNV分析)來尋找與單基因疾病和複雜人類特徵相關的遺傳因素。

單元型圖譜於2005年10月在《Nature》期刊上發表,對人類基因疾病研究帶來了極大的進展,現在所有研究人員,都會使用這些圖譜來繪製與人類常見疾病有關的基因。

二篇HapMaps相關論文則於2007年10月,同樣在《Nature》期刊上發表。這項基因分析技術,讓研究者可以通過比較患者和非患者來發現影響某種疾病的基因,加速了疾病基因研究的快速進展。

原來理論上,在兩組單體型(Haplotype)頻率不同的染色體區域,就有可能包含疾病相關基因,研究者通過對全部1,000萬個SNP位元點都進行基因分型,也能夠尋找到這樣的區域。只是,用這種方法進行檢定的成本過於昂貴。

如今,通過新技術分析,將只要鑒定出250,000~500,000個標籤SNP,就能提供與一千萬個SNP位點信息量得到大致相同的圖譜。

發展精準醫療 臺灣具優勢

去年10月上任的郭沛恩,目前也還沒有放下在UCSF的研究項目,而是採取每幾個星期就飛往加州處理研究室項目的工作模式。

為什麼選擇接任與過去經歷沒有直接關係的中研院生物醫學科學研究所所長呢?郭沛恩表示,「主要有兩點原因:優秀的研究團隊以及臺灣精準醫療潛力。」

「我在聖地牙哥待了10年,那時候就已經聽說過臺灣中研院的團隊了。生醫所的研究員,有許多都是世界級的科學家,」對於團隊高度的信心,讓郭沛恩相信,有這樣強勁的科研能量,勢必可以做出一番成果。

另一個原因,是郭沛恩看準了臺灣在精準醫療方面的優勢。

「美國有許多關於精準醫療的理論、研究,卻沒有一個適合落實精準醫療的環境。」

郭沛恩進一步表示,精準醫療的第一步,是要了解基因。臺灣的人口總數以及人種多樣性,相較於美國,更適合建立精準的基因數據庫。

加上臺灣採取全民醫保系統,因此與美國相比,可以更大範圍地獲得病患數據,並且,完善的醫療系統可以確保民眾獲得全面測試,從而令基因數據更加完整。

基於這兩點,郭沛恩展開了他目前空中飛人的生活,但他表示,一旦精準醫療相關研究有了更顯著的進展,他勢必將會花更多的時間待在臺灣。

>>本文節錄於《環球生技月刊》2018年 Vol. 52

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