【科學講堂】製人類細胞圖譜 啟發新藥物研究
想要深入認識一樣東西，首先要依照一定標準區分它的不同形態，人體中有各種各樣的細胞，各有不同的形態和功能，將相似的細胞分類在一起，可以幫助我們了解新的生物現象、說明背後的機制，甚至為醫學治療找出適合的細胞對象，因此有很多實際的好處。那麼我們如何將細胞分類呢？今次就和大家探索一下。
研究人員經常運用數學模型來檢視物種不同階段多個國家在2016年啟動了人類細胞圖譜計劃（Human Cell Atlas）：截至目前為止，已從超過11,000位參加者身上，分析了九千多萬個細胞去製作18個不同的圖譜，並發表了超過440個研究。
細胞分類標準隨科技水平變化
不過，這些圖譜研究的背後隱藏了一個問題：當我們要把相似的細胞歸類在一起的時候，怎樣才算是相似？又是以什麼標準界定？這是個複雜的問題，不同時代可能有不同的分類標準，隨着我們的科技發展而改變。
比如，在1900年代，顯微鏡是主要的研究工具，因此研究人員就利用外貌、形狀來將細胞分類。當時就把一些常見的星形腦細胞歸類為星形膠質細胞（astrocyte）；然而當我們進入分子生物學的年代後，科學家們開始運用各種生化分子來將細胞分類，在這個時期星形膠質細胞就變成了生產膠質纖維酸性蛋白（GFAP）的細胞；2009年發表了單細胞核糖核酸排序技術，可以找出細胞的核糖核酸成分，再利用核糖核酸來作為特定細胞的定義。
但是這些技術好像忽略了細胞重要的一面——它們的功能。單從星形膠質細胞的外貌或核糖核酸排序，我們不一定能夠清楚整理出它們在身體中所擔任的角色。有科學家認為，最合理為細胞分類的方法，應該是依從它們的功能，甚至它們應對外來改變的反應。可惜的是，要詳細記錄、推斷細胞的功能與反應並不簡單。
以神經細胞為例，它們的主要功能之一是合適地釋放神經傳導物質，但原來許多不同的神經細胞都會放出同一種神經傳導物質，令整個情況變得複雜；而且細胞在不同的情況下可能會有不同的反應，要詳細記錄下來會頗花時間。
細胞分類的研究，已經為我們帶來了正面的成果，如10年前研究人員預計老鼠的視網膜中大概有65種細胞，及後核糖核酸排序的分析卻指出至少有130種，幫助我們發現了一些較稀有的細胞種類。
揭腸道細胞與肺部細胞結構相似
亦有研究團隊本來在開發專門針對某種肺部細胞的肺病藥物，其後經由細胞圖譜發現，在腸道中某些細胞與肺部細胞有相類的結構，因而推斷這種藥物也能治療腸道發炎，如果沒有細胞圖譜，研究人員不會那麼容易察覺兩者的關聯。
小結
細胞分類，原來是個複雜的問題。更有科學家指出，細胞會隨時間而發展，因此要為細胞分類可能不止需要考慮它現在的形態，還需留意它過去和未來的狀況。不管有多複雜，希望在各方的努力下，我們能夠整合出人體較詳細的圖譜，好讓我們更深入認識自己的身體。
●杜子航 教育工作者
早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。
