「跳躍基因」解密找出大腦發育疾病關鍵基因

我們利用「跳躍基因」（transposon）發展出新的基因篩選方法，成功找出30多個可能造成大腦發育疾病的基因。這個具有原創性的研究成果，於2018年6月刊登在跨領域科學排名前三的國際頂尖期刊《Nature Communications》（自然通訊）。

許多新生兒大腦發育疾病，例如小腦症、平腦症、智力發展遲緩等，已被證實與基因有關，但到底人體中有多少基因突變，會導致大腦發育異常，一直是科學界嘗試解答的謎團。但受限於基因數量龐大，且自然基因突變非常罕見，一個一個測試基因與疾病的關聯，幾乎是不可能的任務。

為了克服漫無目標地搜索突變基因，本研究團隊反其道而行，主動創造基因突變，並藉此觀察哪些基因突變會造成大腦發育不良。我們利用一種在DNA序列中會跳躍的基因，植入鼠腦神經幹細胞中誘發突變，並成功觀察到部分基因突變的確對神經細胞的生成、分化、遷移及連結造成影響，進而影響鼠腦的發育。運用這個全新的基因篩選方法，我們找到33個可能與大腦發育相關的基因。

由於人類大部分的基因都可以在老鼠身上找到，大腦發育的過程也非常類似，因此我們進一步與臺北榮總神經醫學中心、榮陽基因體中心團隊合作，把在鼠腦中找到的基因與小兒癲癇患者的人腦基因進行比對，發現部分突變基因互相吻合，證實跳躍基因的篩檢方法，能加速找出造成大腦發育異常的罪魁禍首。同時許多新找到的基因，目前仍尚未被科學界完整研究，這項研究將有助於找出未知基因與大腦發育異常的關聯。

當初會有利用跳躍基因來誘發突變的想法，是因為基因突變的機率非常低，在自然界或人類中找到會致病的基因，需要非常久的時間，而很多生物都有跳躍基因，例如玉米、昆蟲，甚至人類都有，才會想到利用這個方法加速細胞突變。而許多動物與人類有很多共有基因，利用動物模型不僅可以克服直接在人體試驗的困難，也能幫助研究這些基因影響大腦發育的分子及細胞學機制。

本團隊研發出來的這個新方法，其重要性在於克服現有傳統遺傳學的限制，不必從2萬多個基因內一個一個檢驗，就能快速找出與大腦發育有關的基因，對於基礎科學以及後續醫學應用具有原創性貢獻。而找出哪些基因與大腦發育有關，也將有助於未來提早篩檢疾病，甚至發展新的治療策略。

這項研究完全由台灣本土團隊發想、資助及執行，並由本校及臺北榮民總醫院團隊進行跨領域合作，獲科技部「優秀年輕學者計畫」、國家衛生研究院「研究發展獎助計畫」及教育部「邁向頂尖大學計畫」補助，豐碩研究成果已躍上國際一流期刊。

延伸閱讀:

陽明大學報導研究成果
各大新聞媒體報導本實驗室最新研究成果 (2018.8)
華視：找出人類腦部疾病跳躍基因是關鍵!（影音）
大愛電視台：「跳躍基因」解密（影音）
中國廣播：陽明大學首創跳躍基因找出大腦疾病基因
中央廣播：大腦發育疾病關鍵基因陽明大學找到了（影音）
自由時報：大腦發育致病33個基因陽大研究團隊找到了
中國時報：大腦發育異常跳躍基因解謎
聯合晚報：新篩檢法基因解密大腦疾病可能有解
聯合報：揪出釀大腦發育異常的基因陽明發展新篩檢法
旺報：解密「跳躍基因」陽明腦科所找出大腦發育疾病關鍵基因
工商時報：解密「跳躍基因」陽明腦科所找出大腦發育疾病關鍵基因
中華日報：跳躍基因可找出大腦疾病基因
HEHO：諾貝爾獎「跳躍基因」技術，找出兒童大腦發育疾病關鍵基因
人間福報：跳躍基因篩出大腦疾病基因
Lu IL, Chen C, Tung CY, Chen HH, Pan JP, Chang CH, Cheng JS, Chen YA, Wang CH, Huang CW, Kang YN, Chang HY, Li LL, Chang KP, Shih YH, Lin CH, Kwan SY, Tsai JW*. Identification of genes associated with cortical malformation using a transposon-mediated somatic mutagenesis screen in mice. Nature Communications. 2018 Jun; 9(1):2498.
Chen YA, Lu IL, Tsai JW*. Contactin-1/F3 regulates neuronal migration and morphogenesis throughmodulating RhoA activity. Frontiers in Molcular Neuroscience. 2018 Nov; 11:422.

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