純屬意外
說來有些神奇,螢光魚的發明,竟是蔡懷楨研究魚類胚胎發育和基因轉殖時意外的收穫。
蔡懷楨與台大婦產科主任謝豐舟、內科部醫師何奕倫合作多年,以基因轉殖魚為模式,研究人類心臟和眼睛疾病。為什麼用魚來研究人類的心臟和眼睛?因為實驗室常用的老鼠雖然構造上和人比較接近,但哺乳動物是體內受精、體內發育,一出生心臟和眼睛就已經發育完成,無從觀察起。
相對地,魚類屬於體外孵化,而且從受精到發育完成只需要短短兩天的時間,具有生長迅速、世代週期短等優點。更有利的是,魚的胚胎通體透明,有利於顯微注射,而眼睛、心臟等器官的形成過程,透過顏色的標誌更容易追蹤觀察。
以心臟為例,無脊椎動物沒有心臟,生物真正有心臟是從魚開始,魚的心臟是一心房、一心室,可以說是人類心臟(二心房、二心室)的雛形,因此,用魚來做基礎實驗,無論在藥物篩選或研究作用機制上都有很大的助益。特別是基因序列已被「破解」的斑馬魚和稻田魚,更是醫界公認的最佳實驗對象。
為了解決研究中染色體嵌入問題,蔡懷楨利用水母的螢光蛋白作為追蹤的「報導基因」,竟意外地讓轉殖入魚體內的螢光蛋白發亮得更好、更美,就這樣催生出基因轉殖螢光魚!而醫學實驗室中的偶然發現,在消息靈通的生技產業中傳開後,果然讓觀賞魚業者如獲至寶,主動尋求合作,螢光魚因而有機會走出實驗室,邰港機構也為螢光魚特別成立了「基因魚種原庫」,在大量繁殖後將螢光魚推向觀賞魚市場。
簡單地說,基因轉殖螢光魚是將水母的綠色螢光蛋白基因或珊瑚的紅色螢光蛋白基因,以顯微注射的方式殖入稻田魚或斑馬魚的卵中,讓該基因在胚胎中不斷地複製,進而表現出水母或珊瑚的螢光性狀。
不過,外來基因準確嵌入染色體中並表現出性狀的成功機率不高,蔡懷楨所帶領的研究團隊經過不斷的嘗試,構築無數基因片段的組合後,才終於孵育出全身散發出綠色螢光的基因轉殖魚。
然而,即使外來的基因嵌入同一位置,但基因會在魚體內自我接合,形成多分子形狀再嵌入染色體中,因此,每一條魚所擁有的螢光基因套數不一樣,螢光蛋白含量也不同。「為了達到較佳的視覺效果,進行育種的基因轉殖魚必須事先經過挑選,過程相當繁瑣,」邰港生物科技研發中心經理林學廉說。

螢光魚曾被選為全球年度最酷炫的發明之一,藍燈照射下,螢光魚身上激發出紅、綠螢光,的確令人驚豔。