真菌屬於真核生物(Eukaryote),具細胞核與核膜,核內有染色體。已知真菌達72,036種,可應用於發酵食品、工業用酵素、藥物(如抗生素)生產等,此外真菌感染為造成AIDS病人免疫損傷致死主因,且抑制癌症化學治療或移植手術後之免疫反應(immunosuppressed)。真菌類植物病原菌毀壞大量榖物,如美國每年因真菌感染導致榖物損失達20億美元。真菌演化層次較細菌更接近植物、動物與人類,且基因數量較高等動植物少,故其基因結構、調控常作為高等生物的研究模型。本專題蒐集全球真菌基因體研究相關資訊,並嘗試藉由專家討論會以抗感染症(如C型肝炎、B型肝炎病毒)先導藥物為範例,草擬技術發展路徑圖(Roadmap),作為本所未來研發方向之參考。
根據GOLDTM (Genomes OnLine Database)資料顯示,截至2003年10月統計,整體基因體已完成之生物共266種,其中包含真菌Saccharomyces cerevisiae S288C、Aspergillus niger、Schizosaccharomyces pombe、Ashbya(Eremothecium) gossypii、Fusarium graminearum PH-1(NRRL 31084)、Magnaporthe grisea、Neurospora crassa OR74A、Saccharomyces pastorianus Weihenstephan、Ustilago maydis等9種,多屬於子囊菌(Ascomycetes),僅Ustilago maydis屬擔子菌門(Basidiomycetes),另有70項真菌基因體定序正進行中,其中以Saccharomyces(11項,模式生物)最多,其次為Aspergillus(9項,包含發酵食品、有機酸、黃麴毒素、lovastin生產菌,及模式生物與人體病原菌)、造成人類感染的白色念珠菌(Candida,4項)、Pichia酵母菌(4項)、導致人類與老鼠肺囊蟲肺炎的Pneumocystis(3項)、植物病原菌Cryptococcus(3項)及Fusarium(3項)等為主,主要研究單位包含美國MIT懷海德研究所、奧克拉荷馬(Oklahoma)大學、聖路易華盛頓大學,法國巴斯特研究所、Genoscope及國家科學研究中心(CNRS)等。國內則著重於靈芝、紅麴、樟芝等藥用真菌等基因體及功能基因體的研究。
利用真菌基因體相關技術開發抗感染症先導藥物,其關鍵成功因素為(1)必需建立真菌次級代謝產物發酵庫,及生物資(bioinformatics)數據資料庫,(2)需60名以上的化學、生物相關專業人才參與,(3)優先選取國內學研單位已建立的生物分析項目(如細胞株、動物試驗),利用策略聯盟方式將所得到的發酵產物委託其進行先導藥物篩選。如以抗B型肝炎、C型肝炎等病毒之先導藥物為例,依序建構的關鍵技術包含(1)生物分析(bioassay),(2)代謝產物發酵庫及代謝物圖譜(fractionation),(3)成分分離、純化與鑑定,(4)Metabolic profiling與代謝體(metabolitomics)相關基因群(gene cluster)選殖與定序,(5)Biopathway information建立及基因註解,(6)基因功能分析,(7)基因重組大量表現,(8)分子模擬(lead compound modification)等。