NTU BioMed Bulletin

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醫學院     吳 美 玲 

初見 "physiome" 這個字時，直覺可能與 "physiology, genome 及 proteome" 有關聯，但也說不出所以然來。以下將網上查到的一些相關資料與讀者分享。 這個字乃由 physio- (life or nature) 及 ome (as a whole entity, "e" 不發音) 所組成，是華盛頓大學 Dr. J.B. Bassingthwaighte 在 1992 年首先提出，直到 1997 年 7 月始在俄羅斯聖彼德堡的生理學世界大會中成立了 "The Physiome Project"。 它是 Human Genome Project 之延續，但比後者更複雜且更具挑戰性，它將成為本世紀研究主流之一。

其宗旨如下：在已有之 genomic 及 proteomic database 的基礎上，經由 Internet，將世界上各個實驗室在不同動物及人類之 molecule, cell, tissue, organ 及 organism 各層次之解剖、生物物理及生理學之數據，加以量化、數位化及模式化，這些原始資料或處理後之資料，皆可在網路上查到。其最終的目的，乃是利用模式化後之數據或是 3D/4D 的影像，來模擬人類各器官系統之解剖型態及其生理或病理狀態下的預期表現，以作為教學、藥物開發、臨床用藥及臨床醫療之輔助利器。有些類似以電腦為工具，將波音 777 飛機由最基本之設計開始，至最後能模擬其飛行之過程。由於人類之原始數據蒐集不易，故需藉由其它動物之實驗數據，經由世界性網站，國際性各實驗室之通力合作，以達成增進人類健康之目的。其研究過程有些類似於 Human Genome Project 之模式。在 The Physiome Project 中將研究領域分成 brain, heart, kidney 等等 10 個學門，截至目前為止以心臟 (the Cardiome Project) 及微循環 (the Microcirculation Physiome Project) 的 organ modeling 發展最快。

茲以 Cardiome Project 為例說明如下：

1. 解剖學： 雖已有豕或狗等動物心房、心室、冠狀動脈及瓣膜等之解剖構造，但對正常或肥大之人類心臟詳細構造仍有待進一步數位化及模式化。

2. 肌肉動力學： 在研究之早期可利用 gene targetted mice 的技術，藉以了解人類心臟在正常及各種病理狀態下例如心臟缺血或急性心肌梗塞時在肌肉收縮動力學上之可能表現模式。

3. 電生理學： 研究心肌細胞膜上之 ionic channels 及細胞間 gap junctions 之分佈與各種類型之心律不整之關聯為何。可利用各離子通道之基因突變或表現等之生物技術作為研究工具。

4. 心肌能量及其代謝途徑： 須將生理/病理冠狀動脈血流動力學、心肌能量產生及其代謝途徑加以整合。

5. 數據之處理： 測知在生理/病理的狀態下，由 cell 至 organism 各層次之功能數據，以電腦程式語言或  3D/4D  影像表現，不論原始之數據或是數位化後之數據，任何人皆可上網自由取得。例如 XML (ML: Markup Language, cellML, AnatML, etc) 即是將 cell 或 anatomy 等相關資料以 text 型式表示的一種程式語言。

繼人類基因圖譜之解析完成，臺灣生物科技之切入點如何？ 是否可利用已有之生物技術，配合台灣在資訊業已有的優勢，未來能在國際上占有一席之地，或許是一個可考慮的方向之一。

以上相關之網站資料如下：

1. www.physiome.org

2. http://www.esc.auckland.ac.nz/Groups/Bioengineering/Physiome/physiome.html

3. www.bme.jhu.edu/news/microphys/

4. www.esc.auckland.ac.nz/sites/physiome/index.html