商業周刊／破解果蠅腦袋密碼！ 為老年痴呆症找解答
(2007/04/25 17:45)
引言：
江安世所領軍的清大研究團隊，建構出果蠅「腦內嗅覺神經網路地圖」，有人預言，他將是台灣下一個諾貝爾獎得主。
文／吳錦勳、王茜穎
這是一個人類前所未見的世界。
戴上3D眼鏡，螢幕上浮現出兩片對稱而美麗的蝴蝶蘭花瓣，它是比大頭針頭還小的果蠅腦袋，鏡頭推進，一顆三微米（萬分之三公分）大小的腦細胞發著螢光。這個次微米的世界，對過去科學家是一大謎團，現在竟像哈伯望遠鏡下發著彩光的星雲，活生生呈現眼前，彷彿伸手可及。
站在螢幕前，即使已看過無數次，清華大學生物科技所所長江安世仍難掩興奮說：「天文學家是看極大，生命科學是看極小，極小也是宇宙。」
過去有長達五年時間，他投入全部精神要為這個小宇宙，畫出宏偉的地圖。成果展現在眼前，這是全球第一個達到分子層次的腦神經網路基因表現3D影像虛擬實境系統。
今年三月，江安世所領軍的清大研究團隊，利用這突破性的生物影像科技，以果蠅「腦內嗅覺神經網路地圖」研究登上國際頂尖學術期刊《細胞》（Cell），成為第一篇獲得刊登的台灣本土研究。
以江安世探索的果蠅嗅覺為例，當空氣中的味道分子，被果蠅觸角葉細胞（第一層）接觸後，訊號就像電流一樣隨著這些網路傳到後方的嗅覺小球（第二層），再往上投射到更深的腦部－蕈狀體（第三層），由這個嗅覺腦部運算中心判斷，最後由更高層神經決定要逃走還是靠近。
二○○四年，美國哥倫比亞大學神經學教授李察•亞塞爾（Richard Axel），以破解果蠅第一層的嗅覺神經網絡，獲得諾貝爾醫學獎。江安世進一步找出果蠅嗅覺信號第二到第三層的機制，發現神經元間的連結具有不同於第一層型式的配對，信息也被重新轉譯、解碼。
清大校長陳文村大膽預測：「江安世有可能為台灣拿下諾貝爾獎！」
不認輸：拼裝車對上法拉利 克服資源、人才短缺困難
走進清大生科二館，不到一坪大的蟲房，幾百根試管養滿無數果蠅。這些瓶中果蠅，短短兩個月生命都密封在試管裡。牠們的基因都被「動了手腳」，有些得到老年痴呆症、憂鬱症，或失眠，或不能控制的手舞足蹈，或因為某個基因傳導故障，變成拚命吃、肚子脹成好幾倍的暴食症果蠅……。
人類各種違常行為到底由哪些神經細胞的基因控制，一直是世界各大腦實驗室絞盡腦汁要搶頭香的戰場。清大團隊現有經費只有四十萬美元，對比頭號勁敵、諾貝爾獎得主眾多的霍華．休斯（Howard Hughes）醫學中心的五億美元，只是一千二百五十分之一；而對比另一個由微軟創辦人之一保羅．艾倫（Paul Allen）資助的艾倫腦科學研究中心（Allen Institute Atlas）的一億美元，也是人家的二百五十分之一。
江安世搖頭感慨，「老實講，我們什麼都輸人家。資源、人才、經費通通輸人，好像一場賽車，人家是法拉利，我們是到修車廠把零件組起來，拼成車子，一邊走還一邊掉零件，但還是拿到冠軍。」
可以說，這是一場「1：1250」的戰爭。坐在清大研究室裡，頭髮開始變白的江安世有感而發，「以前擘畫的夢想，好像實現了一點。」十五年前，他拿到博士學位剛來清華教書，「粗胚的天花板、粗胚的地板，什麼都沒有。」他並不是一開始就清楚自己科學研究的使命，一九九七年他剛升等為正教授那幾年，更感到很空虛、茫然。
那時全球基因體計畫正在如火如荼進行，但江安世知道基因定序遲早一定會完成。「現在只是找到字母而已，下一步要知道這些字母怎麼拼出字，這些字又怎麼寫出一篇文章，也就是要了解基因的表現在哪裡？」
然而問題來了，如何觀察到基因的表現？清楚看到分子的路徑？細胞只有微米大小，裡面的DNA更只有奈米的大小，過去實驗室採取的生物樣本，經過脫水、切片、染色、加熱等程序，等到要觀察時，早就變得「面目全非」。
江安世發出狂想，「假如我發明一個東西，能讓生物的組織變透明，不傷害細胞，可以看到基因的表現，不是很神奇嗎？」
為了讓樣本完好如新，江安世觀察到，很多生物都是透明的，水母、體蝨，甚至小螃蟹都是透明的，「我不曉得牠透明的機制是什麼，但牠提醒我一件事：生物組織是可以透明的。」
不放棄：兩地奔走買儀器 畢生追求一種「看清楚」的價值
不管失敗多少次，都不能改變他的信念：生物組織是可以透明的。五年後，他終於調製出讓生物細胞組織完全透明的試劑－FocusClear TM，二○○二年拿下美國二十年專利。
江安世的野心，是要透視組織內細胞的各項結構，分子及離子的立體分布和瞬間變化。但電子顯微鏡看見的是平面的世界，為達成目的，他早就想引進台灣第一台共軛焦顯微鏡。
他先從國科會中小型儀器計畫，籌到四百萬；最後，他向廠商「強迫推銷」自己做他們台灣的業務代表，實驗室兼廠商的台灣展示場，有客人來，他來負責示範，幫廠商賣。好不容易才換來第一台共軛焦顯微鏡。
二○○一年，江安世受邀到名列世界影響力最大的十大研究學院榜首──冷泉港實驗室（Cold Spring Harbor）做研究。第二週，美國就發生九一一恐怖攻擊。
不居功：研究者共同掛名 因為不搶鋒頭使得科學家爭相合作
他到處走走看看，巧遇了一位正在做博士後研究的研究生，看到他處理的影像，畫質奇差，於是就用FocusClear TM協助這位研究生。「他一看，吃驚得不得了，怎麼這麼清楚」，兩週後，他們便在重要的期刊《Current Biology》合作發表了論文。
意外的插曲，讓江安世聲名大譟，兩個月後，想跟他合作的人已經多到排不下實驗室，那一年，他貢獻自己的技術，一舉協助了十位研究人員發表八篇重要論文。
不圖利：放棄一流待遇 想在台灣土地上做有意義的事
在江安世發表論文前，冷泉港實驗室就曾想把整個團隊挖過去。冷泉港研究部主管帶江安世到一家高級餐廳，提出空前優渥的條件：你們整個團隊三十個學生全都來，我給你們一整層樓，還有比台灣多五、六倍的薪水，甚至提供海邊別墅，一切都是一流大師的待遇。
在美國親身經歷了九一一事件，江安世看清人生的短暫，「一個高樓就在你面前倒下來」，他想：生命有限，能不能為台灣做有意義的事。「老實講，我掙扎很久，考慮了好幾個月，但最後除非是做不下去，否則我一切都要在台灣做！」他發現，很多偉大工作在美國，雖然都同是由華人完成，「但在台灣完成和在美國完成，意義完全不同。」
江安世臉龐如沐在一種光芒裡，對他而言，站在台灣一樣可以創造世界第一，他想著，假如以後每年都有論文登上國際期刊，十年、二十年後，台灣將可打入諾貝爾獎競賽圈。
這些話，像是對他自己說的。如果三年前，李察•亞塞爾破解果蠅第一層嗅覺神經網絡，就獲得諾貝爾醫學獎；如今，江安世站在巨人肩上，往前推進二層、三層，不也可望得獎嗎？
這麼問他時，江安世篤定微笑著，不否認，也不推辭。因為他的「拼裝車」剛打敗了「法拉利」，他的信心像被風鼓脹的船帆。
(●本報獨家獲得商業周刊授權刊登本文，版權為商周所有，請勿隨意轉載。更詳細內容，請見第1014期的商周。)
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