楓樹林

破解果蠅腦袋密碼　為老年痴呆症找解答 
商業週刊
2007/05/03 18:20

江安世用不到千分之一的經費，領先世界級團隊
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，有了它，任何單一腦細胞神經的運作，都能纖毫畢
現。 

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。超前其他世界級團隊整
整一年，論文一出，江安世分別收到了彼此是競爭對手
的哈佛大學、史丹佛大學、維也納大學的合作邀約。 

人類很多疾病都和基因表達錯誤有關，有了這張地圖，
便可以在任何時間，控制果蠅任一個基因，觀察基因表
達路徑，藉以修補或消除，實驗出治療的藥物或方法。
 
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……。 

這些小果蠅肩負著拯救人類的重責大任。透過操控牠們的
基因，人類各種疑難雜症都反應在牠們身上。當今，全球
人口老化嚴重，現在科學家已篩選出五十多個參與學習與
記憶的腦神經基因，開發出治療記憶及認知失調的「聰明
丸」，若測試成功，保守估計至少有四十億美元的商機。
 
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 
他開始土法煉鋼，從文獻裡找到甘油或是毒劑開始試，「
我的方法很笨，就是愚公移山，各種化學配方一個一個去
測試。」每試過一個成分，就去查書，觀察它的分子結構
，試過多少配方，他已經無法計算。甚至，還一度遠赴法
國，尋找一種後來證實無用的成分。 

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。 

這個生物學家夢寐以求的試劑，也成為江安世手中最厲害
的王牌，是他日後打入美國頂尖研究團隊的敲門金磚。 

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。 

他對於「看見」，有著近乎宗教的痴狂。共軛焦顯微鏡以
光為解剖刀，雷射光從各個角度穿透樣本，並清除對焦不
清的雜訊，江安世稱之為「數位解剖」。然而它一台價值
一千萬元，卻害他挨罵：「這麼年輕的教授要那麼貴的儀
器！」但，「我一定要拿到，」他告訴自己。 

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。 

他讓生物組織透明後，又藉由共軛焦顯微鏡，將組織一片
片用光掃描切片，再將照片重疊還原成3D圖像，「我還想
突破，把組織看得更深，提高解析度，走到光學的極限。」 

他畢生都在追求一種「看清楚」的價值。江安世說，「看
清楚意味兩件事，一個是生物組織越看越清楚，一個是人
生方向越看越清楚。」 

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。實驗室整個空
掉一半，他顯得無人聞問。

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。 

江安世謙和不居功的態度，深獲冷泉港神經生物實驗室主任
塔里（Tim Tully）欣賞，他讚揚江安世是高度願意融入的合
作夥伴（highly collaborated）。科學界競爭這麼強，大家算
得很精，出一分力就要拿兩分好處回來。但江安世反其道而
行，他在冷泉港時和三分之一的研究人員都有合作。因為不
搶別人鋒頭，其他科學家更樂於平等合作，共同掛名，他的
聲名越傳越遠。 

他肯定的說：「資源少，國際合作沒有什麼策略，就是make
 yourself valuable ，創造自己被需要的價值。」身為虔誠的基
督徒，江安世深深了解，鹽要讓水變鹹，必須要完全解消，
融入水裡。那篇刊上《細胞》的論文，江安世也特地將三位
學生及教授的名字，都排在他之前，共享榮耀。

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。