科學的發展，不是只有一些表面看起來光鮮亮麗的計畫主持人在鎂光燈下的登高一呼，或是某些新聞上聳動騙點閱率的標題，在每篇論文的背後，都有著一群研究員、碩博生、研究助理和行政人員的努力。有時這些努力導致了改寫生物課本的重大發現，有時則是在某個領域的小小突破，有些則只是依樣畫葫蘆。在這些努力之外，還有一種努力是建立資料庫，以幫助其他科學家的研究，這種努力雖然不一定能直接導致科學進步，但仍然值得嘉許。登在 2017 年五月的 Science 上，一個由瑞典最大的學術基金會 Knut and Alice Wallenberg 基金會所資助、由瑞典幾個主要學術單位和英國劍橋大學所發起的計劃，就是這樣的努力。
雖然現在各種體學（omics）因為技術的進步有顯著的發展，但是對於蛋白質在哺乳類細胞內的分佈圖，也只有小鼠幹細胞、HeLa細胞、大鼠肝細胞等較為完整，而和人類疾病研究直接相關的人類細胞，卻是殘缺不全。有感於此，這些學術單位在 2003 年開始了這個稱做人類蛋白質地圖（The Human Protein Atlas）的計劃，歷時十多年完成，其中包含了組織地圖（The Tissue Atlas）[1]、細胞地圖（The Cell Atlas）[2] 與病理學地圖（The Pathology Atlas）[3]。
為了建構完整的細胞地圖，研究者使用了高達 13,993 種抗體、22 種人類細胞株，以螢光免疫法（immunofluorescence）將細胞染色，以高解析共軛焦顯微鏡（high-resolution confocal microscopy）拍攝細胞後，輔以質譜儀得到的蛋白體學資料、轉錄體學和系統生物學資料，最後將 12,003 種蛋白質在人類細胞中的分佈精準地定位。他們將細胞內的13個主要胞器，分為 30 個構造與次級結構，在資料庫中，只消輕點滑鼠便能看到目標蛋白質在不同次級結構的分佈狀況。
這樣一個龐大的計劃，人力需求自是不在話下。尤其拍攝後的顯微照片，必須加上註解，以區分不同的胞器與細胞區域，雖然電腦可以幫助辨認，但最終還是需要人工核對。這樣一個簡單的工作，對研究者來說肯定是個極其枯燥且浪費人力的苦差事，但他們和大型多人線上（MMO）遊戲「星戰前夜（EVE online）」與 MMO 科學（MMOS）平台合作，將這樣的註解工作融入星戰前夜的劇情，使玩家在充滿成就感的科幻遊戲體驗中，同時幫助科學的進展，這種模式屬於公民科學（Citizen Science）。光是計劃上線的前六週，參與的玩家就完成了相當於這群科學家 163 年的工作量，效果令人驚奇，最終細胞地圖得以順利上線 [4]。
以往研究者在找尋蛋白質相關資料時，多使用 NCBI 資料庫 [5] 或 UniProt 資料庫 [6] 來研究細胞內的蛋白質分佈、序列等，這個計劃的完成，讓研究者又多了一個高品質的人類蛋白質資料庫可供分析。此外，野心更大的人類細胞地圖（Human Cell Atlas） 計劃，欲辨識並定位人類全身上下的細胞，於去年10月在倫敦宣佈，且讓我們拭目以待。
影片來源：https://www.proteinatlas.org/humancell
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參考資料：
- Uhlén, M., Fagerberg, L., Hallström, B. M., Lindskog, C., Oksvold, P., Mardinoglu, A., … Pontén, F. (2015). Tissue-based map of the human proteome. Science, 347(6220), 1260419. doi: 10.1126/science.1260419
- Thul, P. J., Åkesson, L., Wiking, M., Mahdessian, D., Geladaki, A., Ait Blal, H., … Lundberg, E. (2017). A subcellular map of the human proteome. Science, 356(6340), eaal3321. doi:10.1126/science.aal3321
- Uhlen, M., Zhang, C., Lee, S., Sjöstedt, E., Fagerberg, L., Bidkhori, G., …Ponten, F. (2017). A pathology atlas of the human cancer transcriptome. Science, 357(6352), eaan2507. doi: 10.1126/science.aan2507
- Kamen, M. (2016, May 22). How thousands of gamers are helping to decode the human body. Retrieved from https://www.wired.co.uk/article/eve-online-project-discovery-human-protein-atlas
- Home – Protein – NCBI. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/
- UniProt. https://www.uniprot.org/
撰文│紀威佑
審稿│李其育
