撰文/ Joanne Shih
遺傳學研究的大功臣
提起果蠅（Drosophila melanogaster）許多人往往是為恐避之不及，第一印象就是盤旋在過熟或腐敗水果旁的惱人飛蠅，但其實在生物學以及遺傳學研究中，果蠅是最佳的模式生物（model organism）之一，具有四對染色體（chromosomes），一對為掌管性別的性染色體（sex chromosome），另外三對則是決定其他性狀表現的體染色體（autosomes），相較於有 23 對染色體的人類，果蠅簡單的染色體組成有利於早期的基因定序研究，在實驗室中只需要半瓶牛奶或過熟的香蕉就能得到大量果蠅，不僅體積小且易於培養，再加上具有相當短的繁殖週期，大約十天就可以繁殖一代，需要觀察數個世代的實驗在幾週內即可完成；在二十世紀初，遺傳學家摩根（Thomas Hunt Morgan）使用果蠅進行遺傳學的實驗，往後科學家也相繼研究果蠅，建立了許多遺傳學的基礎知識。
建立在前人的研究成果之上，至今許多的生物包含人類的基因已經完全解碼，更發現果蠅有部分基因與人類極為相似，讓我們不只從分子生物的層級認識不同的物種，瞭解物種演化、遷移的過程，人們現在更將這項工具應用於疾病的分析，當前最令人振奮的就是癌症相關的研究，於 2006 年美國國家癌症研究所 （National Cancer Institute，NCI）以及美國國家人類基因研究所（National Human Genome Research Institute，NHGRI）合作主導展開大規模的癌症基因圖譜（The Cancer Genome Atlas，TCGA）計畫，蒐集來自 11,000 名癌症患者的癌細胞組織以及正常組織，透過複雜的定序與分析過程，完成 33 種不同的癌症型態（cancer types）以及亞型（subtypes）的基因圖譜，其中包含了 10 種罕見癌症，如：膽管癌、惡性肉瘤以及胸腺癌等，希望透過全面、系統性的分析，找出各種致癌的關鍵基因，計畫主導單位更將研究資料完全公開，讓全世界的研究者都能取用這些珍貴資源，以期在各界合作之下，能更快找出有效控制與治療癌症的方法。
果蠅開創癌症治療新紀元
美國癌症研究學會（American Association or Cancer Research，AACR）於 2013 年提出精準治療（Precision Medicine）的目標，致力於建立個人化的癌症基因組，針對特定的致癌機制設計治療方式，今年初在臨床癌症研究期刊發表一篇前瞻的報導，研究團隊利用 TCGA 的癌症基因資料庫，從中篩選出造成人類結腸癌最常見的基因突變組合，我們知道細胞癌化不會只由一種基因調控，往往都是多基因發生變異，將結腸癌的基因資料統計分析之後，發現某些結腸癌患者是由單一的 rasG12V 基因變異所造成，而某些患者的致癌機制則是由 rasG12V、p53RNAi、ptenRNAi 以及 apcRNAi 四種同時調控，進一步應用這些資訊，研究人員將人類結腸癌的基因轉殖到果蠅身上，在果蠅基因中建立相對應的多基因模組，除了觀察轉殖基因對成年果蠅結腸造成的生理變化，確實反映了人類結腸癌的疾病特徵。
建立於果蠅的癌症多基因模組，協助瞭解不同基因的致癌潛能（tumorgenic potential）與轉移潛能（etastatic potential），研究人員更使用 16 種不同的標靶藥物進行測試，發現當癌症僅由一個 rasG12V 基因調控時，有12 種藥物可以抑制癌細胞生長，而當四種基因同時參與癌細胞表現時，單獨使用任何標靶藥物都無效，得出多基因模組在誘發癌症以及藥物抗藥性中扮演關鍵角色；這份研究揭示了癌症治療的新契機，未來可以透過癌細胞採樣、基因定序，以建立個人化的癌症基因模組，並將相對應的基因轉殖至果蠅身上，藉此模型測試並篩選各種不同的標靶藥物，並評估藥物效果，願景為病患設計專屬的癌症醫療。
延伸閱讀：遺傳性乳腺癌，光檢測BRCA1/BRCA2基因夠不夠
參考文獻
1.Abstract 34: A Drosophila approach to personalized cancer therapeutics. Clinical Cancer Research, January 1, 2016
2.The Cancer Genome Atlas: http://cancergenome.nih.gov
3.American Association or Cancer Research: http://www.aacr.org/Pages/Home.aspx
4.Wikipedia – Drosophila melanogaster: https://en.wikipedia.org/wiki/Drosophila_melanogaster
圖片來源
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2219011/The-fruit-fly-diet-Scientists-insects-quickly-learn-forgo-sweet-foods-healthier-options.html
