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比較不同實驗條件下生物體的基因表現量差異,不再只能透過生物晶片觀察螢光反應定量基因表現量,亦可以藉由次世代定序偵測生物體的基因表現 (圖一) (Garber M, 2011)。而從RNA-seq結果尋找具有顯著表現量差異的基因是分析定序資料很重要的一部份,想要精確地定量和正規化定序資料,至少需要考慮兩個因素:基因長度和定序深度(或是總定序資料量)

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圖一

 

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定序的技術不僅讓英國科學家 Frederick Sanger 於諾貝爾化學獎梅開二度外,亦深深奠定往後次代定序 (Next- generation sequencing, NGS) 的基礎,此項技術將生物、化學與電腦運算三者整合為一,徹底改變多樣化的基因組應用,更帶來劃時代進展,其目的無非是將生物體內大量的有字天書作趨近於完美的詮釋。為了因應大量序列數據的辨認,因此發展出條碼系統(Barcode system),拜此辨識概念的引入,即允許混合多數樣品並於同時間進行大量定序(Bystrykh, 2012),本文主要探討條碼對於次代定序的貢獻,從日常生活的有形化乃至生技層面的無形化,比比皆是,隨處可尋條碼的蹤跡,可見其對於人類生活息息相關,以下分三部分做詳細介紹:

壹、日常生活應用

    日常生活中常見的有形條碼,舉凡商業應用,如:物流管理的識別系統,超商貨品盤點的便利性與其結帳的效率性,再再都顯示條碼的辨識功能強大。條碼不僅即時性高且錯誤率低,更可連結電腦,達到系統性的自動化整合管理,亦是一種全球統一化的圖像語言。近年來,更在智慧型手機的意識形態裡,將商品、餐飲美食與旅遊的廣告宣傳等,取代成二維條碼的黑白小方塊圖像(如圖一所示,擷取自Liu et al., 2012),以手機掃描條碼圖示,輕鬆得到豐富又經濟實惠的資料訊息,達到秀才不出門能知天下事的便利生活。

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非洲裸鼠 (Naked mole rat) 學名:Heterocephalus glaber 是一群在東非地底底棲生活,大小約 8-10 cm,重約 30-35 g 的鼠輩,牠們擁有一般地底生物常見特性,例如:耐熱、耐 CO2、視力不佳、能敏銳感受震動,牠們進行鼠類中少見的團體生活,並且具有哺乳類動物中唯二的真社會化系統 (Eusociality),只有女王鼠能與少部份雄鼠繁衍後代。

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不僅如此,這群生物還擁有許多神祕且迷人的特性,雖然身為哺乳類卻是冷血動物,能耐餓耐渴,還不怕毒、不怕酸、不怕痛,擁有易於攜氧的血球系統,因此牠們適應惡劣逆境的能力極強。單若光是以上的特性也許尚不足以吸引科學家的目光,特別的是這群鼠輩能活 30 年之久,聽起來普通卻是一般鼠類的 3 倍,在牠們走向生命盡頭的前一刻,身體內的器官不會衰竭,也不容易出現腫瘤造成癌症,而且一直到老都仍保有生育能力,如此強大物種的基因庫,成為科學家們醉心研究的目標。

    2011 年發表在 PLoS ONE 上的期刊,使用Roche 454 以及 Illumina GAIIx 次世代定序系統,在沒有 reference genome 下進行非洲裸鼠 transcriptome 定序,並使用 CLC bio 進行 454 reads RNA de novo 重組,並且將 GAIIx 獲得的 reads Mapping 回小鼠基因體進行比對分析。下表是將非洲裸鼠基因與野鼠基因比較後,超過五倍以上表現量的基因列出,從表中可得知在非洲裸鼠中,與 mitochondria 乙醯化、氧化還原等相關基因被大量表現,並在 KEGG pathway database 中找到與脂肪酸代謝相關的基因被大量表現。

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