那些年，我們一起讀的科學〜細胞遺傳學於癌症上的應用 @ 有勁的基因資訊

細胞遺傳學於癌症上的應用-1

生物科技雖日新月異，但傳統科學技術仍有其保存意義與價值，本篇主要以細胞遺傳學的角度切入，淺談概述其發展與相關醫學的應用。面對高齡化的社會，不只是人口高齡，越來越多人晚婚，進而導致產婦高齡結構也漸趨增加，面對高齡生育會衍生許多問題，最常見也最廣為人知即為唐氏症（Down’s syndrome），這也是1959年法國遺傳學家Jérôme LeJeune首次發現該疾病肇因，即為人類第21號染色體發生異狀（比正常人多出1條）所導致，因而得到美國總統甘迺迪頒獎殊榮（見上圖）。

翌年，也開啟細胞遺傳學的科技發展，其中以Peter Nowell 與 David Hungerford兩位學者在慢性骨髓性白血病患者中（Chronic myeloid leukemia，CML），所發現的費城染色體（Philadelphia chromosome）最具代表性的例子。隨著研究樣品/檢體的多樣選擇(見下表)，細胞培養技術的改良，如：處理秋水仙素將細胞週期固定於有絲分裂中期、浸置低張溶液使染色體分散良好等…，以及染色體的染色技巧的躍進，如：傳統的Giemsa-banding染色法、分子等級的螢光原位雜交（Fluorescence in situ hybridization，FISH）等…，這些都能讓我們能夠解析染色體或基因的數量變化，如：增加 (Chr. gain / gene amplification) 或減少 (loss)，知道染色體結構排列的情形，如：缺失（deletion）、重複（duplication）、易位（translocation）等…。

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藉由觀察細胞染色體的螢光原位雜交技術，透過探針（Probe）種類挑選與設計改良，例如：一、染色體的中節區域染色（圖A：用以計數染色體的數目），二、特定基因區域染色（圖B：用以評估特定基因的缺失），三、不同基因區域各別鑲嵌標記（Dual Fusion）（圖C：用以觀察基因易位情形），四、單基因前後端分開鑲嵌標記（Break Apart）（圖D：用以觀察基因排列情形）等方式，不僅讓傳統染色的解析度提升，於醫學上，更可協助探討與疾病可能的相關成因。

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截至目前，許多癌症也相繼找出與特定致癌基因異常過度表現有關，造成神經母細胞惡性腫瘤（Neuroblastoma，NB）的MYCN 基因、急性淋巴性白血病（Acute lymphoblastic leukemia，ALL）的RUNX1 基因、乳癌的第二型人類表皮生長因子接受體HER2（Human Epidermal Growth Factor Receptor 2）基因等…，其中對於HER2 基因大量表現所導致的乳癌，羅氏藥廠已有商品化的針劑標靶藥物「賀癌平（Herceptin）」提供早期等治療（如下圖所示）。隨著螢光原位雜交技術趨於成熟，市面上許多生技公司，如：美國亞培分子生技（Abbott Molecular）或英國細胞生技（Cytocell）等公司，在美國疾病管制局（Food and Drug Administration，FDA）的監督規範下，也核准販售相關特定疾病的探針，用來做為臨床醫學檢驗，甚至也可量身訂做專屬區域的探針。目前，雖然有一些新技術的開發與實行（例如：微矩陣雜交比對法array-based comparative genomic hybridization，aCGH 與次代定序 next-generation sequencing，NGS），但舊有的成熟技術（本篇所介紹傳統G-banding 染色與FISH螢光原位雜交），於醫學診斷及預防上，仍有一定程度的重要與不可取代性。