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Dec. 25 2020

「全球第一次完整剖析東亞肺癌成因!」陳玉如與臺美癌症登月計畫

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  • 中研院化學所陳玉如所長領導「臺灣癌症登月計畫」,找出臺灣人不吸菸肺癌可能的致病機轉,成果發表在期刊《細胞》(Cell)。 圖│中研院秘書處

  • 細胞膜上含有大量的膜蛋白質(人體內至少有 8000 種),膜蛋白質調控了很多重要的細胞功能,例如通道蛋白可負責細胞間物質運輸,醣蛋白可提供免疫系統辨識自身和外來細胞,其他膜蛋白質的功能還包括訊息接收、催化反應等等。 陳玉如團隊以質譜儀全面性定量膜蛋白體,可幫助科學家了解與膜蛋白質相關疾病的原理,開發疾病檢測或是藥物標靶蛋白質。以癌症為例,現在使用的癌症標識分子(biomarker)大多數就是膜蛋白質。 圖│iStock

  • 陳玉如與來自中研院、臺灣大學、長庚大學等臺灣研究團隊,參加 2017 年「國際癌症登月聯盟」聯合會議。 圖│陳玉如

  • 臺灣癌症登月計畫團隊參與領袖會議,陳玉如與當時的美國副總統拜登合影。 圖│陳玉如

  • 圖│陳玉如

 

臺灣癌症登月計畫

東亞的肺癌患者與歐美大不同,過半為不吸菸者,而且女性比男性多。中研院化學研究所陳玉如所長領導的「臺灣癌症登月計畫」,與臺灣大學、臺北醫學大學、臺中榮總的醫師合作,找出不吸菸肺癌可能的致病機轉,為全世界第一個完整剖析東亞肺癌的研究,成果發表在 2020 年 7 月《細胞》(Cell),並登上當期封面,在眾多新冠肺炎研究中殺出重圍,非常不簡單。更值得稱道的是,她如何在其中整合臺灣各領域專家學者,齊心促成此項臺灣癌症研究的關鍵突破?一起來聽聽陳玉如從不設限、有笑有淚的研究之旅。

從來沒想過……

「說實話,我從來沒有夢想過登上這種期刊,」陳玉如說:「因為我是化學領域的。」這位中研院化學所成立 92 年以來第一位女所長,博士班學的是物理化學,專長是設計質譜儀及研究分子鍵能,到中研院之前,從來沒研究過基因、蛋白質,卻意外成為臺美癌症研究合作的重要推手。

2020 年 7 月,陳玉如所長領導「臺灣癌症登月計畫」,利用深度蛋白質基因體技術和多體學數據整合分析,解析臺灣不吸菸病人與西方不同的基因突變特徵、尋找內生性與外在環境致病機轉,並發現癌症早期出現的類晚期分子特徵,為全世界第一個完整剖析東亞肺癌的研究。研究論文已發表於頂尖期刊《細胞》(Cell),並榮登當期封面。(研究詳情請見研之有物即將推出好文〈肺癌患者半數不曾吸菸?女生比男生容易罹癌?找到臺灣人肺癌關鍵成因〉)

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中研院化學所陳玉如所長領導「臺灣癌症登月計畫」,找出臺灣人不吸菸肺癌可能的致病機轉,成果發表在期刊《細胞》(Cell)。 圖│中研院秘書處

中研院化學所陳玉如所長領導「臺灣癌症登月計畫」,找出臺灣人不吸菸肺癌可能的致病機轉,成果發表在期刊《細胞》(Cell)。 圖│中研院秘書處

其實陳玉如的不設限人生,本就是一關又一關的「從來沒想過」。在美國取得博士學位之後,陳玉如舉家回到臺灣,雖然很喜歡動手做實驗,但一開始並沒有想要做研究,也不覺得自己適合走研究的路子。

因緣際會來到中研院,最初兩年,陳玉如原本以為每天的工作就是繪機械圖、設計質譜儀、幫忙同事分析他們合成的分子,但日子久了,覺得自己一事無成,感到很迷茫。後來在同事的建議下,轉換到分析生化分子,從 DNA 分析做起。

「但慢慢的,我又覺得 DNA 分析技術日趨成熟,只有 ATCG 四種鹼基,沒有太大發展空間。」於是陳玉如轉而挑戰蛋白質,跑去學習用「二維膠體電泳」分析蛋白質。做著做著,她又發現這種方法有很大的限制,一次只能看到幾十個蛋白質,但人類蛋白質成千上萬。她決定利用質譜儀開發更好的蛋白質分析法。而這一轉念,人生風景大不同。

聞名世界的膜蛋白質體分析

陳玉如挑選了膜蛋白質體作為主題,「那時候真是初生之犢,想說細胞上最重要的分子就是細胞膜蛋白質體了,結果,那是全世界最難的主題之一!」陳玉如笑著說。

細胞膜上含有大量的膜蛋白質(人體內至少有 8000 種),膜蛋白質調控了很多重要的細胞功能,例如通道蛋白可負責細胞間物質運輸,醣蛋白可提供免疫系統辨識自身和外來細胞,其他膜蛋白質的功能還包括訊息接收、催化反應等等。 陳玉如團隊以質譜儀全面性定量膜蛋白體,可幫助科學家了解與膜蛋白質相關疾病的原理,開發疾病檢測或是藥物標靶蛋白質。以癌症為例,現在使用的癌症標識分子(biomarker)大多數就是膜蛋白質。 圖│iStock

細胞膜上含有大量的膜蛋白質(人體內至少有 8000 種),膜蛋白質調控了很多重要的細胞功能,例如通道蛋白可負責細胞間物質運輸,醣蛋白可提供免疫系統辨識自身和外來細胞,其他膜蛋白質的功能還包括訊息接收、催化反應等等。 陳玉如團隊以質譜儀全面性定量膜蛋白體,可幫助科學家了解與膜蛋白質相關疾病的原理,開發疾病檢測或是藥物標靶蛋白質。以癌症為例,現在使用的癌症標識分子(biomarker)大多數就是膜蛋白質。 圖│iStock

膜蛋白不愧為蛋白質界的死亡之組,陳玉如的實驗室持續四年多沒有任何成果。面對這樣的難關,她卻說:「還好,我的個性就是不死心,不死心,一直做做做……」所幸第一個博班學生和助理們,跟她一樣不服輸,終於完成了實驗,也讓陳玉如的實驗室闖出了名號。

現在,膜蛋白質體分析成了她實驗室的核心技術之一,聞名全世界。去年(2019 年)陳玉如以一個化學背景的研究者,當選了「人類蛋白體組織」(Human Proteome Organization, HUPO)的理事長(HUPO President-Elect),將於 2021 年正式上任。HUPO 是國際性最大的蛋白質體學術組織,在蛋白質體學領域具有領導性的地位。

臺美癌症登月計畫

實驗室嶄露頭角之後,2015 年,陳玉如到日本參加會議,認識了時任美國國家癌症研究所 (National Cancer Institute , NCI)癌症臨床蛋白質體學辦公室主任的羅德里格斯博士(Dr. Henry Rodriguez),由此開啟了臺灣參與美國「癌症登月計畫」(Cancer Moonshot)的契機。

2015 年,中研院透過駐美國臺北經濟文化代表處及美國在臺協會,與美國國家癌症研究所簽署「癌症蛋白質體學合作備忘錄」,隨著歐巴馬宣布癌症登月計畫,擴大為蛋白基因體分析,並於 2016 年8月簽訂修正版合約。

同年9月,美國前副總統拜登(Joe Biden)於「2016 社會公益高峰會」宣告美國的癌症登月計畫將與臺灣、加拿大、中國、德國、瑞士、日本與南韓等國建立合作關係,利用蛋白基因體學(Proteogenomics)技術,使用標準化的分析流程和技術平臺,建立病人癌症組織的蛋白基因體大數據,探討癌症的致病機轉以及治療方法,並共同分享數據。

"生物的基因存在於細胞核中,運作時,基因會先轉錄到 RNA,再從 RNA 轉譯出蛋白質,由蛋白質執行所有的細胞功能。結合基因體、轉錄體與蛋白質體的研究,就是「蛋白基因體學」。"

陳玉如認為,癌症研究的跨國分享非常重要,因為即使是同一種癌症,也會因為地域、人種及生活型態而有所差異。以「肺癌」來說,歐美大多是吸菸者罹患肺癌,東亞地區的肺癌卻是不吸菸者多於吸菸者;西方罹患肺癌的大多是男性,臺灣的肺癌女性已經開始多於男性,而且我們的病人日趨年輕化,因此肺癌的預防、檢測、治癌和預後方式可能不同。

陳玉如與來自中研院、臺灣大學、長庚大學等臺灣研究團隊,參加 2017 年「國際癌症登月聯盟」聯合會議。 圖│陳玉如

陳玉如與來自中研院、臺灣大學、長庚大學等臺灣研究團隊,參加 2017 年「國際癌症登月聯盟」聯合會議。 圖│陳玉如

來自拜登的邀請函

加入癌症登月計畫的過程中,有個小插曲讓陳玉如非常難忘。拜登副總統即將宣告癌症登月計畫時,陳玉如正在臺灣忙著中研院與臺灣蛋白體學會一起主辦的第十五屆 HUPO 國際會議。

大會開幕的第一天,她收到來自外交部的電子郵件,信上說美國副總統拜登邀請她去美國參加會議,當天必須立刻搭機前往紐約,「我心想,這是詐騙吧?美國副總統邀請我去參加會議?而且我正在辦國際會議,又有颱風攪局,正忙得焦頭爛額,所以我就不理它——結果,這件事是真的!」不過,她實在分身乏術,最後科技部神通廣大找到正在紐約、中研院分子生物研究所特聘研究員孫以瀚(國科會前副主委)代表臺灣出席。

臺灣癌症登月計畫團隊參與領袖會議,陳玉如與當時的美國副總統拜登合影。 圖│陳玉如

臺灣癌症登月計畫團隊參與領袖會議,陳玉如與當時的美國副總統拜登合影。 圖│陳玉如

癌症登月計畫必須自籌經費,2016 年9月之後,陳玉如四處尋求資助。「除了國防部之外,幾乎和每個部會下屬單位都討論過!」不斷的與各個單位溝通,希望大家能理解這個計畫的重要,最後在科技會報辦公室統籌下,納入了政府的「生醫產業創新推動方案」,也獲得政府政策額度計畫、中研院、臺大的支助。

「那是一段有趣的歷練,也是學習,」她樂觀的說:「政府的語言和目標與我們做研究的不一樣,他們掛念的是產業發展,我慢慢才學會。現在我就曉得,做研究真的要針對重大議題來選題,不能高興做什麼就做什麼。」

跨領域秘訣:學習->理解->溝通

說到此次東亞肺癌的突破性研究,陳玉如透露自己「雖然是做蛋白研究,兩年前完全不懂基因,做了這個研究之後,出去演講,別人都以為我是癌症蛋白基因體專家。」她之前沒做過基因研究,也不懂基因。從不懂到專家,關鍵是什麼?陳玉如說,就是「學習」,努力學習,理解研究基因的人和臨床醫師在做什麼,然後把基因和蛋白質的數據,以及臨床症狀整合、連貫起來。「壓力一定是有的,但是很開心,從團隊合作學了很多!」陳玉如說。

更關鍵的是,癌症研究是整合型的分析,需要蛋白體和基因分析技術、資訊分析、臨床醫學等各領域的專家跨領域合作,但要整合這麼多領域的領袖談何容易?「一開始大家並不信任我,因為我只懂蛋白質,不懂基因,但這個計畫要從基因整合到蛋白,要怎麼分析?數據怎麼兜在一起?中間經過很多的磨合,非常謝謝隊員們彼此體諒,也願意跨界了解彼此的領域……」

圖│陳玉如

圖│陳玉如

陳玉如努力學習,去理解各領域的專家在做什麼;不斷的溝通,讓彼此互相了解;更一肩扛下經費重擔,負責到處「掙錢」,慢慢的獲得了大家的信任,完成了東亞肺癌的分析研究。「這是一個很棒很棒的團隊!」陳玉如感動的說:「登上頂尖國際期刊的封面,是中研院及臺大長年耕耘蛋白基因體技術的共同成果,讓我們看到臺灣的希望,也讓世界看到臺灣豐沛的研究能量。」

 

本文轉載自《研之有物》,一個串聯您與中央研究院的科普橋梁。

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