對於一位埋首生科研究的學生，這樣一張由紅、藍、綠、黑組成的圖應該不陌生——沒錯，把 DNA 送去定序後，機器就會跑出這樣的圖，你可能知道這叫 Sanger sequencing ，但這樣的定序方法是怎麼被發明的？另外，所謂的「次世代定序」又是怎麼來的 [1] ？單細胞基因體定序又如何達成？耗時十幾年的人類基因體計畫完成於 2003 年，但為何還要「補完」基因體？何謂「參考人類」基因體 [2] ？
2017 年 3 月份我們介紹了不同的基因定序技術，DNA 定序的發展實現了人類基因體計畫，而人類基因體計畫的完成又幫助了次世代定序中各種演算法的改進。次世代定序使科學家能藉由定序大量物種，並比較其演化的軌跡，大大改變了演化生物學的研究方式 [3] 。同時，次世代定序技術的進展也促成了一個新學門——總體基因體學（metagenomics），其中於 2008 到 2012 年間的人體微生物體計畫（Human Microbiome Project），就以次世代定序分析人類身上的共生菌菌相，意圖區別出不同菌項對健康的影響 [4] 。
此外，在定序基因的技術上稍加改良，科學家便能定序細胞中的 RNA（轉錄體，transcriptome） [5,6] ，甚至是細胞中的甲基化 DNA（表觀基因體，epigenome） [7] 。隨著技術的進展，更能針對單細胞做到基因定序，這種技術不只能用在胚胎細胞分化的研究，也能用來探討病人的癌細胞是如何產生抗藥性突變 [8] 。
基因定序技術的發展，促進了一整個世代研究的蓬勃發展，沒有這些技術，現在的科學家將無所適從。當我們理所當然地使用著這些技術時，或許可以去了解背後的歷史脈絡，其中可是充滿許多精彩的故事，下次當你看到這張平凡至極的 DNA 序列圖時，不妨感謝一下前人的貢獻吧！
參考資料：
- DNA 定序——過去現在未來 https://investigator.tw/3286/
- De novo assembly——人類基因體補完計畫 https://investigator.tw/1185/
- 利用全基因體定序追溯人類的遷徙歷史
- 探索腸道的總體基因體學：抗生素與嬰孩腸道微生物的交互作用
- 散逸的細胞祖譜如何重建：以演算法搭配單細胞定序，重
組細胞分化進程 - 凝結生命的剎那：簡易攜帶型單細胞RNA定序「Seq-Well」
- 預測生命的風貌——定序技術的更上一層樓
- 透視癌症基因體學的未來
撰文│威佑
審稿│彥安
