Newsletter No. 403

6 No. 403, 19.9.2012 我 們對於發生在人體內的各種生物學過程，所知還 很少。如果想了解疾病成因，尋找治療方法，必須 先從分子層面弄清楚人體如何運作。 過去十年，從罪案鑑證劇集到科幻電影等大眾媒體，常常 提到DNA（脫氧核糖核酸），這個名稱漸成為人們日常掛 在嘴邊的用語，其儲存遺傳信息的作用，也為一般人所熟 知。不過，RNA（核糖核酸）是甚麼，卻沒有多少人知道。 它是另一種形式的核酸，肩負重要功能─傳送儲存在 DNA的遺傳信息，以及合成蛋白質。沒有蛋白質，就無法形 成細胞；沒有細胞就沒有生命。 小腦萎縮症的成因 一般人日常不會留意RNA。但RNA如果不能正確傳送遺 傳密碼，卻會導致小腦細胞逐漸死亡的不治之症─小腦 萎縮症。小腦是人腦中負責控制運動功能和協調的區域， 小腦萎縮症患者的身體會逐漸喪失活動能力，難以保持平 衡或協調日常動作，有些患者最後要靠輪 椅代步，到無法控制面部肌肉時，連說話 都會變得含糊不清。 生命科學學院 陳浩然 教授說：「無論老 幼都可能患上小腦萎縮症，有些人突然 出現症狀，有些人慢慢發生。有些人從父 母遺傳而來，有些人因外來因素 引致。這種病目前無法治 癒，現有療法只能舒緩 症狀，減慢對小腦的損 害。」陳教授近年一 直致力研究小腦 萎縮症的病因， 希望最終找到根 治之法。 健康正常的成人身體，每天會有五十億至七十億個細 胞自然死亡，這種程序性的細胞死亡稱為細胞凋亡，是 維持正常人體功能必需的生物機制，作用是不斷淘汰 老化、無效率、多餘和不健康的細胞，並以新 細胞補充。生物與生俱來就依仗這種微妙 的平衡。細胞凋亡不足，會導致細胞生長失 控，引起癌症之類疾病。但細胞凋亡太 多，則會損害人體組織，小腦萎縮症正 是這種情況。陳教授等科學家的當前 急務，是找出發生這種情況的原因。 「雖然科學界對於人體運作方式的研 究已大有進展，但在細胞和分子層面， 我們所知仍然不多。想找出小腦萎縮症的 病因，還有大量工作要做。」 從分子層面尋求療法 在香港研究資助局、中大生命科學學院生物化學課程、香 港小腦萎縮症協會共同資助下，陳教授與來自生物化學、 遺傳學、細胞生物學和神經科學的研究人員組成團隊，以 果蠅及小鼠為研究模型，並研究病患者細胞樣本，努力解 開謎團。他們在2008年取得突破，發現某些具毒性的小腦 萎縮症RNA分子會擾亂核糖體功能。核糖體由RNA和蛋 白質組成，是蛋白質生物合成不可缺少之物。核糖體十分 重要，因為它們負責轉譯由RNA傳送的DNA密碼，RNA指 示核糖體把各個氨基酸合成，以形成蛋白質。人體內有數 以萬計的蛋白質，每一個都有特定的結構和功能，以調節 人體的機能。 具體來說，陳教授的團隊發現，具毒性的RNA分子會阻止 名為「核仁素」的蛋白質在核仁內與染色質結合，核仁是 細胞核內負責製造核糖體的特殊區域。這種稱為「核仁應 激」的現象，最終會引發小腦內出現過度的細胞凋亡，引致 小腦萎縮症。 這項研究結果最近刊載於《美國國家科學學院院刊》，其 發現對我們日常生活的重要性在於，科學家和臨床醫務人 員現在更有可能研發出在分子層面治療小腦萎縮症的方 法。 陳教授說：「找到『核仁應激信號通路』後，下一個須攻克 的難關就是，如何在小腦萎縮症患者身上恢復核糖體的供 應。如果做得到，就可以減低小腦所受的損害。」這項工作 需要更多資源和合作研究，因為科學家完全弄清楚核糖體 的分子結構和功能，也才不過十年。 陳浩然教授是生命科學學院副教授兼生物化學及生物 醫學理學碩士課程主任。他於中大完成生物化學學士 學位課程後，負笈英國劍橋大學修讀遺傳學哲學博士課 程，畢業後赴美國賓夕法尼亞大學接受生物醫學博士後 訓練。他曾獲頒2009至10年度中大青年學者研究成就 獎及2011年中國遺傳學會第十三屆李汝祺動物遺傳學 獎。陳教授現為香港小腦萎縮症協會的顧問及該會科學 及醫學諮詢委員會主席，並為亞太果蠅理事會理事。 Prof. Chan Ho-yin Edwin is an associate professor and the director of the Master of Science Programme in Biochemical and Biomedical Sciences at the School of Life Sciences. He received undergraduate training in biochemistry at CUHK, doctoral training at the University of Cambridge, and postdoctoral training at the University of Pennsylvania. He was the recipient of the 2010 CUHK Young Researcher Award and the 2011 Genetics Society of China 13th Ju-Chi Li Animal Genetics. Professor Chan is a consultant of the Hong Kong Spinocerebellar Ataxia Association and chairperson of the Association’s Scientific and Medical Advisory Committee. He is also a member of the Asia- Pacific Drosophila Board. 改善病人生活 對病人來說，得知自己患的是不治之症，是再令人沮喪不 過之事。香港現有約三百人患小腦萎縮症，當中三分之一 是確診病例。他們一生要不斷接受治療和神經心理復健， 生活上也面臨種種不便。陳教授是香港小腦萎縮症協會 顧問，親睹該病對患者的傷害。但他深信最終能找到根治 之法。「我們與本港遺傳學、神經學、病理學、放射學的專 家，以及香港小腦萎縮症協會合作，正在香港建立小腦萎 縮症病人登記制度。從病人蒐集到必要的病理資料後，我 們很快可以參與世界性的小腦萎縮症臨床測試。這些活動 長遠來說有助研製藥物，並能評估藥物對華裔和亞裔族群 的療效。」 T here is still much we do not know about the biological processes that take place in our bodies. But, understanding how our body functions at the molecular level is essential if we are to understand the causes of diseases and find ways to treat them. Thanks to its frequent exposure in popular culture in the past decade, from crime forensic dramas to science fiction movies, the term ‘DNA’ (Deoxyribonucleic acid) and its role as a container of genetic code for all living beings has by and large entered the everyday lexicon and consciousness of the general public. However, almost none of us will have come across ‘RNA’ (Ribonucleic acid), another form of nucleic acid that has the essential roles of transmitting genetic information contained in DNA and to synthesize proteins. Without proteins there is no cell formation. Without cells there is no life. Spinocerebellar Ataxia — A Debilitating Disease People live their lives without giving RNA a second thought. But for some, the failure of RNA to transmit genetic code properly is a cause of spinocerebellar ataxias (SCAs), a group of incurable diseases that leads to the progressive deterioration of the cerebellum, which is the region of the brain responsible for motor control and coordination. Sufferers will lose the ability to move their bodies over time, have difficulty maintaining balance or coordinating basic daily movements, and have slurred speech as they lose control of their facial muscles. Some eventually become wheelchair-bound. ‘SCA is a disease that can strike both young and old and can occur suddenly or develop over time. It can be inherited from parents or acquired from an external