第 734 期

人事動態
群體健康科學研究所廖本揚副研究員升等為研究員
Dr. Ben-Yang Liao of the Institute of Population Health Sciences has been promoted to Investigator

本院群體健康科學研究所廖本揚博士自2018年1月1日起升等為專任研究員。

廖博士於2008年取得美國密西根大學安娜堡分校生態與演化生物學博士學位，同年獲任本院群體健康科學研究所生物統計與生物資訊研究組專任助研究員，2013年升等為副研究員並於同年獲頒「102年度國衛院年輕學者學術成就獎」；2015年更在演化生物學領域的研究成果獲頒「科技部104年吳大猷先生紀念獎」殊榮。

廖博士近年研究主軸在利用基因體學、轉錄體學、表觀基因體學、系統生物學、生物資訊學，以及分子演化學等資料或方法，探究哺乳動物基因調控的機制，以及造成物種間同源基因的突變性狀（mutant phenotype）產生歧異的分子基礎。除此之外，因多數人類基因的功能尚不明確，廖博士目前亦致力於發掘能夠預測基因功能的生物分子特性，以及開發功能性基因體研究所需的生物資訊工具與演算法。

模式生物在生物醫學的應用性，是基於人類與模式生物間在型態、生理或行為上具備有高度相似性的假設。然而，不少研究卻顯示人類和模式生物的同源基因發生突變時，產生的結果不一致。人類與被廣泛使用的模式生物間（例如小家鼠或果蠅等）到底在系統層次上有多少差別，造成這些差別的原因為何，是一個關鍵卻未解決的問題。在過去幾年的研究中，廖博士研究團隊曾利用突變小家鼠的性狀資料，結合哺乳動物基因體、轉錄體等其餘大型資料庫進行分析，結果發現，影響蛋白質結構的突變多與生理有關，而影響基因表現的突變多與型態有關。此結果有助於生醫研究人員尋找人類遺傳疾病的肇因，也解開部分生物表型演化機制之謎。在證實基因調控變化對物種形態上的歧異扮演關鍵角色以後，廖博士團隊更進一步比對數千個小家鼠基因的突變表型與轉錄表達圖譜，發現mRNA轉錄活性越高、越有組織專一性、越在胚胎早期表達及調控演化上越具備保守性的基因，越能夠經由其mRNA的轉錄活性預測其在該組織的突變性狀。此結論不僅證實基因轉錄調控與基因的功能有直接相關，所觀察到的趨勢更有助於未來利用基因mRNA表達的特性來預測未知基因的功能。

人類的基因體內有一群基因被稱為劑量敏感性基因（dosage sensitive genes），這些基因在表達量發生異常改變時，會對細胞的正常生理活動造成特別嚴重的負面影響。過去研究發現，劑量敏感性基因的調控異常或失衡（imbalance），與人類許多疾病的生成及老化有關；然而，儘管基因劑量的穩定及平衡是確保正常細胞活動的關鍵，參與在這個過程的分子機制卻尚未明瞭。近年，廖博士研究團隊以重複基因（duplicated genes）為模型，透過跨模式物種的基因體、轉錄體及表觀基因體的比對，發現表觀遺傳層次的調控在基因總體劑量的維持上，扮演了關鍵的角色；尤其，真核生物的細胞會透過抑制重複基因的轉錄活動，使基因劑量重新達到平衡。在哺乳動物細胞內，重複基因轉錄活動的抑制是透過加強重複基因啟動子區域的胞嘧啶DNA甲基化而達成；而在缺乏胞嘧啶DNA甲基化機制下（例如，線蟲（Caenorhabditis elegans）與果蠅（Drosophila melanogaster）等生物），是透過在演化過程中獨立招募不同類型的組蛋白修飾機制，來達到基因重複事件後劑量的再平衡的結果。這一系列的研究除揭露了表觀遺傳機制在細胞核心活動中的重要性外，亦揭露了不同表觀遺傳機制為達成共同目的彼此間的互補作用。

近代生物學及生物醫學研究中，高通量分析技術（如生物晶片或次世代定序等）廣泛使用；這些研究所產出的初步結果常以基因群（gene sets）的方式呈現。為詮釋基因群背後的生物意義，富集分析（enrichment analysis）已成為後基因體時代研究不可或缺的一部分。面對這樣的需求，廖博士研究團隊發展出名稱為modPhEA（簡稱於model organism Phenotype Enrichment Analysis）的生物資訊分析工具。此工具所整合的基因功能資料庫，源於基因遺傳學操作後所產生的表型資料，因此能彌補既有工具的不足。modPhEA能夠廣泛應用於基礎生物學及生物醫學研究；在生物醫學方面，modPhEA能夠運用於感染症、代謝疾病及複雜疾病。此項工具亦免費開放給全球生物學及生物醫學研究人員使用（網址為： http://evol.nhri.org.tw/modPhEA/）。
《文/圖：群體健康科學研究所》