基因定序法大突破!點子竟來自海底古細菌

出版時間:2019/07/18 13:31

基因定序可對生物科學、臨床醫學、藥物開發作出重大貢獻,但目前的次世代基因定序法仍得分二階段進行,時間較長,速度也較慢,中研院台灣蛋白質計畫的研究團隊最近證實,存活於深海熱泉的罕見細菌「海底嗜熱古菌」所產生的酵素,居然有助基因定序一次完成,速度比過去快近百倍,此成果也在上月發表於國際知名生醫刊物《自然科研通訊生物學期刊》。
 
基因定序是當今顯學,自2000年首度完成第一個人類基因定序後,19年後的今天已進入「次世代基因定序」時代,但即使是目前最普遍被應用的定序法仍有不少改善空間,例如定序過程得分兩階段拼湊,且過程中須添加化學藥劑,也可能影響定序完整性,一次能夠讀取的基因鹼基對數量也有限。
 
國內的生技公司、體學生物科技在2016年提出構想,希望利用1996年於北緯9度、東太平洋2500公尺海溝所找到的海底嗜熱古菌,其所產出的酵素「Thermococcus sp. 9°N DNA聚合酶」來加快基因定序過程,因該酵素能與DNA基本組成單位「核甘酸」的特定端點結合、產生聚合酶酵素反應,而這種反應料可強化基因定序效能,為此該公司與中研院台灣蛋白質計畫的研究團隊合作,歷時3年後,終於成功開發出新一代的基因定序法。
 
負責證實這項假說的中研院生物化學研究所院士蔡明道說,海底嗜熱古菌所產出的酵素「Thermococcus sp. 9°N DNA」,確實可催化核甘酸3’端上的去氧核苷酸三磷酸聚合酶受質Dntp,進而快速達成DNA定序反應,而經質譜儀影像觀察與螢光標記觀察,也證實此定序反應可連續發生,不像前代定序法須中斷、採二階段進行,且錯誤率僅約10萬分之一。
 
體學生物科技董事長李鐘熙則說,目前使用次世代基因定序法,1個鹼基需5分鐘完成定序,而中研院開發出來的新方法僅需3到5秒,比過去快近百倍,且一次能讀取的基因鹼基對數量是以往的2到3倍。
 
蔡明道也說,這項成果有助學界更明確解析反應過程中間產物的3D結構,也有助了解聚合酶運作機制,對生物檢測及藥物開發都具應用潛力,也因此在今年6月獲《自然科研通訊生物學期刊》刊登。
 
李鐘熙表示,這項新基因定序法是國內首創,將來可應用於食品、生物、細菌、動物、新藥開發、人體檢驗等研究領域上,希望最快2到3年後即可有實際商業化應用。(黃仲丘/台北報導)

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中研院台灣蛋白質計畫的研究團隊與體學生物科技合作,開發下一代的基因定序方法。黃仲丘攝
中研院台灣蛋白質計畫的研究團隊與體學生物科技合作,開發下一代的基因定序方法。黃仲丘攝

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