撰文/ Joanne Shih
遗传学研究的大功臣
提起果蝇（Drosophila melanogaster）许多人往往是为恐避之不及，第一印象就是盘旋在过熟或腐败水果旁的恼人飞蝇，但其实在生物学以及遗传学研究中，果蝇是最佳的模式生物（model organism）之一，具有四对染色体（chromosomes），一对为掌管性别的性染色体（sex chromosome），另外三对则是决定其他性状表现的体染色体（autosomes），相较于有 23 对染色体的人类，果蝇简单的染色体组成有利于早期的基因定序研究，在实验室中只需要半瓶牛奶或过熟的香蕉就能得到大量果蝇，不仅体积小且易于培养，再加上具有相当短的繁殖周期，大约十天就可以繁殖一代，需要观察数个世代的实验在几周内即可完成；在二十世纪初，遗传学家摩根（Thomas Hunt Morgan）使用果蝇进行遗传学的实验，往后科学家也相继研究果蝇，建立了许多遗传学的基础知识。
建立在前人的研究成果之上，至今许多的生物包含人类的基因已经完全解码，更发现果蝇有部分基因与人类极为相似，让我们不只从分子生物的层级认识不同的物种，了解物种演化、迁移的过程，人们现在更将这项工具应用于疾病的分析，当前最令人振奋的就是癌症相关的研究，于 2006 年美国国家癌症研究所 （National Cancer Institute，NCI）以及美国国家人类基因研究所（National Human Genome Research Institute，NHGRI）合作主导展开大规模的癌症基因图谱（The Cancer Genome Atlas，TCGA）计画，蒐集来自 11,000 名癌症患者的癌细胞组织以及正常组织，透过复杂的定序与分析过程，完成 33 种不同的癌症型态（cancer types）以及亚型（subtypes）的基因图谱，其中包含了 10 种罕见癌症，如：胆管癌、恶性肉瘤以及胸腺癌等，希望透过全面、系统性的分析，找出各种致癌的关键基因，计画主导单位更将研究资料完全公开，让全世界的研究者都能取用这些珍贵资源，以期在各界合作之下，能更快找出有效控制与治疗癌症的方法。
果蝇开创癌症治疗新纪元
美国癌症研究学会（American Association or Cancer Research，AACR）于 2013 年提出精准治疗（Precision Medicine）的目标，致力于建立个人化的癌症基因组，针对特定的致癌机制设计治疗方式，今年初在临床癌症研究期刊发表一篇前瞻的报导，研究团队利用 TCGA 的癌症基因数据库，从中筛选出造成人类结肠癌最常见的基因突变组合，我们知道细胞癌化不会只由一种基因调控，往往都是多基因发生变异，将结肠癌的基因资料统计分析之后，发现某些结肠癌患者是由单一的 rasG12V 基因变异所造成，而某些患者的致癌机制则是由 rasG12V、p53RNAi、ptenRNAi 以及 apcRNAi 四种同时调控，进一步应用这些资讯，研究人员将人类结肠癌的基因转殖到果蝇身上，在果蝇基因中建立相对应的多基因模组，除了观察转殖基因对成年果蝇结肠造成的生理变化，确实反映了人类结肠癌的疾病特征。
建立于果蝇的癌症多基因模组，协助了解不同基因的致癌潜能（tumorgenic potential）与转移潜能（etastatic potential），研究人员更使用 16 种不同的标靶药物进行测试，发现当癌症仅由一个 rasG12V 基因调控时，有12 种药物可以抑制癌细胞生长，而当四种基因同时参与癌细胞表现时，单独使用任何标靶药物都无效，得出多基因模组在诱发癌症以及药物抗药性中扮演关键角色；这份研究揭示了癌症治疗的新契机，未来可以透过癌细胞采样、基因定序，以建立个人化的癌症基因模组，并将相对应的基因转殖至果蝇身上，借此模型测试并筛选各种不同的标靶药物，并评估药物效果，愿景为病患设计专属的癌症医疗。
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参考文献
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
图片来源
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2219011/The-fruit-fly-diet-Scientists-insects-quickly-learn-forgo-sweet-foods-healthier-options.html
