
一、前言:從在 DNA 裡跳舞的 Alu、LINE 與 STR,走向百萬人全基因體大調查
在今天解析這篇《百萬人全基因體:英/美》調查前,我們先來回顧一下追求真相的朱子宏醫師其網站講述基因體的文章。
1. 回顧基因體裡的旅行者與小口吃:Alu、LINE 與 STR
在之前的文章〈跳躍基因 LINE、Alu 與 STR:與 60 多種疾病有關!〉中,我們曾經一起探索過藏在人類 DNA 裡的奇妙房客。人類的標準單倍體參考基因體(GRCh38.p14)大約有 31 億個鹼基對(3.1 billion bp),但真正負責製造蛋白質的編碼區(Coding exons),其實只佔了整個基因體的 1.2%(約 34 Mb) 左右!剩下的 95% 以上 都是不製造蛋白質的非編碼區。
(1) 佔據基因體近三分之一的跳躍基因(Alu 與 LINE)
這些非編碼區過去曾被誤稱為「垃圾 DNA」,但現在我們知道裡面熱鬧非凡——包含佔了人類基因體約 11% 的 Alu 元素,以及長度可達 6 kb、佔了將近 20% 的 LINE 元素。它們就像是會在基因體裡搬家的旅行者(反轉錄轉座子,Retrotransposons),偶爾跳錯位置插進重要基因(例如插入第八凝血因子基因導致 A 型血友病),或是引發不對等重組,才會造成疾病。
(2) 基因小「大舌」tuā-tsi̍h(STR)與書頁漏夾(CNV)

除了會搬家的 Alu 與 LINE,我們的 DNA 裡還有像說話「小口吃」一樣重複出現的 短串聯重複序列(STR),以及像整本書不小心被撕掉好幾頁、或裝訂時多夾了好幾頁進去的 拷貝數變異(Copy Number Variants, CNV)。當家長在門診收到小朋友的基因檢測報告,看到這些五花八門的變異名詞時,最常問我的一句話就是:「朱醫師,正常人也會有這些變異嗎?」
2. 什麼是「略下人(liogˋ ha+ ngin)」?認識普通人的背景基因變異
為了回答這個核心問題,我們先來學一個非常傳神的海陸腔客語詞彙——「略下人」(拼音:liogˋ ha+ ngin),意思就是「普通人、一般人、尋常百姓」。

過去二十多年來,基因醫學研究大多集中在「生病的患者」身上;或者像 gnomAD 這樣的國際資料庫,雖然收集了幾十萬人的資料,卻只提供整個群體加總的「變異頻率」,沒有告訴我們「在單一一個普通人(略下人)身上,平均到底裝了多少個基因變異?」
(1) 英美兩大國家級資料庫聯手:UK Biobank 與 All of Us
2026 年 10 月發表於國際權威期刊《Genome Medicine》的最新研究〈The average individual genome: a survey of nearly 1 million whole-genome sequences〉,由英國艾克斯特大學(University of Exeter)的 Caroline F. Wright 教授團隊領軍,完成了史上規模最大的「個人層級」百萬人全基因體變異普查!研究團隊整合了兩大獨立的成人世代資料庫:
- 英國生物樣本庫(UK Biobank, UKB):納入 490,541 名 英國成人(招募年齡 37~73 歲,平均 57 歲)。
- 美國 All of Us 研究計畫(AoU):納入 414,830 名 美國成人(招募年齡 18~90 歲以上,平均 52 歲)。
(2) 涵蓋六大遺傳祖源群體的「健康成人」縮影
這兩個資料庫加起來將近 100 萬人(經嚴格品質控管後,最終合併分析超過 87.9 萬至 90 萬人),將近一半來自英國、一半來自美國。這些參與者都不是因為特定疾病才被招募的,因此他們的基因體正好代表了社會上廣大、最真實的正常基因變異分佈。研究更跨足了 6 大遺傳推論祖源群體:歐洲(EUR)、非洲(AFR)、美洲混合(AMR)、南亞(SAS)、東亞(EAS,包含我們臺灣漢人~客家族群所屬的基因背景)以及中東(MID)。

二、百萬人全基因體定序(WGS)揭曉:「略下人」的 5 大基因真相
1. 真相一:每個人平均有 430 萬~530 萬個小變異,但 98.4% 都是常見變異
當我們把一個普通人的 DNA 拿去跟現行的人類標準參考基因體(GRCh38.p14)做比對時,平均每個人會找出 430 萬到 530 萬個 單一核苷酸變異(SNVs)與小於 50 bp 的小片段插入/缺失(Indels)。
(1) 為什麼非洲祖源(AFR)的變異數量比別人多出 100 萬個?
從論文的 Figure 1(圖二) 可以看到,非洲祖源群體(AFR)平均每個人有約 520 萬個變異,比其他族群整整多出了約 100 萬個!這一方面反映了人類起源於非洲、非洲族群擁有最豐富的遺傳多樣性;另一方面則是因為現行的 GRCh38 參考基因體主要是用歐洲祖源(EUR)的 DNA 拼裝出來的,導致非歐洲族群在比對時容易出現較多差異。而在我們所屬的 東亞祖源(EAS) 中,每個人平均約有 430 多萬個變異,且同型合子(父母雙方給了相同變異)的比例相對較高。

(2) 粒線體與性染色體上的日常變異
除了 22 對體染色體,女性在 X 染色體上平均帶有 7.5 萬~14 萬個異型合子變異 與 5.5 萬~6.7 萬個同型合子變異;男性則在 X 染色體上帶有 9.2 萬~13 萬個半合子變異,並在 Y 染色體上帶有約 5,500 個變異。連負責細胞發電的粒線體(MT),每個成人在血液中也平均測得到約 8.45 個同質性變異(Homoplasmic) 與 3.98 個異質性變異(Heteroplasmic,隨年齡累積)。
2. 真相二:大片段基因書頁的增減——每人平均帶有 68 個大型拷貝數變異(CNV)
這部分正好能與我們先前介紹的 Alu、LINE 跳躍基因與 STR 完美呼應!研究作者特別在論文中指出:目前全球標準的「短讀長定序技術(Short-read WGS,每次只讀約 150 個鹼基)」雖然抓單一字母改變(SNV)非常準,但面對小於 500 bp 的小型 CNV、短串聯重複序列(STR)、反轉(Inversions)以及像 Alu、LINE 這樣的反轉錄轉座子(Retrotransposons),短讀長定序是很難在百萬人全基因體規模下精準算清楚的(若使用最新的長讀長定序 Long-read sequencing,每個人其實帶有 22,000~26,000 個結構變異 SV!)。
(1) 大於 10 kb 的大型 CNV:每人平均 46 個缺失、22 個重複
為了確保數據極度精準,研究團隊專門統計長度大於 10,000 個鹼基對(>10 kb) 的高品質大型拷貝數變異(CNV)。結果顯示(見 圖三 Figure 2):每一個普通人平均帶有 68 個大型 CNV,其中包含 46 個大片段缺失(Deletions) 與 22 個大片段重複(Duplications)。甚至平均每 41 個普通人(約 2.5%) 當中,就有 1 個人身上帶有長度超過 1 Mb(100 萬個鹼基對) 的超大型染色體片段缺失或重複!

(2) 平均 25 個基因因 CNV 失去功能,為何人卻沒事?
這些大型 CNV 有 88% 都是常見變異。平均而言,每個普通人身上有約 25 個蛋白質編碼基因 因為這些大片段缺失或重複而預測會「失去功能(Loss-of-Function)」,另有約 5 個基因 發生完整拷貝數增加(Copy Gain)。為什麼少了這些基因片段卻沒有生病?因為人類大多數基因都有兩份拷貝(分別來自爸媽),許多基因就算只剩下一份正常工作,或是該基因本身對生存沒有關鍵影響,身體依然能維持正常運作。
(3) 同型合子區段(ROH)與單親二體症(UPD)的意外發現
研究也發現,每個普通人平均有 3.65~4.00 段 長度超過 1.5 Mb 的「同型合子連續區段(Runs of Homozygosity, ROH)」。更有趣的是,大約每 8,100 名 健康成人中,就有 1 人出現整條染色體超過 90% 都是同型合子的現象——這代表他們帶有先天性的單親二體症(UPD,兩條染色體都來自同一位父母)或是後天體細胞的異型合子喪失(LOH),卻依然健康長大並參與了研究!
3. 真相三:真正改變蛋白質的變異有多少?拆解 MANE Select 標準轉錄本
既然每個人有 500 萬個小變異,那到底有多少個會影響到蛋白質製造?我們可以透過 圖四(原作 Figure 3a) 的三層結構一眼看穿:

第一排(Within-group Alt Frequency,群體內等位基因頻率):高達 98.4%(4,268,282 個)都是等位基因頻率 > 1% 的常見變異(淺藍色),罕見與極罕見變異僅佔約 1.6%。
第二排(Genome-wide Worst Consequence,全基因體功能區域分佈):絕大多數變異落在不製造蛋白質的區域,包含蛋白質編碼基因的內含子(Intronic,1,580,581 個,深綠色)、基因間區(Intergenic,1,109,701 個,湖水綠)與非編碼 RNA 內含子(1,089,913 個,淺藍色);真正落在蛋白質編碼外顯子(Exonic)的僅有 23,213 個(0.54%,最左側粉紅色細線)。
第三排(MANE Select Coding Variants,標準蛋白質編碼區變異細分):在編碼區變異中,絕大多數是不改變胺基酸的同義變異(Synonymous,11,104 個,橘棕色)與預測影響較小的錯義變異(Missense REVEL ≤ 0.7,9,550 個,桃紅色);真正高度懷疑致病的錯義變異(REVEL > 0.7)平均僅 28 個,高可信度功能喪失變異(HC LoF)平均為 165 個。(圖片來源:Wright et al., Genome Medicine 2026
(1) 超過 99% 的變異都不碰蛋白質編碼區
在每個人約 430 萬~530 萬個變異中:
- 依出現頻率分:高達 98.4%(中位數 4,268,282 個) 是群體內頻率 > 1% 的常見變異;只有 1.34% 是罕見變異(頻率 0.01%~1%),0.26% 是極罕見變異(頻率 < 0.01%)。
- 依基因體位置分:高達 36.5% 落在蛋白質基因的內含子(Introns,會在剪接時被切掉)、35% 落在基因與基因之間的荒野(Intergenic)、26.7% 落在非編碼 RNA 基因裡。真正落在蛋白質編碼外顯子(Coding exons)裡面的,只佔了全部變異的 0.54%(中位數約 23,213 個)!
(2) 編碼區裡的 229 個功能喪失變異(LoF)與 28 個高風險錯義變異
如果我們聚焦在臨床與研究最常使用的標準基因轉錄本(MANE Select transcripts,共 19,319 個蛋白質編碼基因),每個普通人平均帶有:
- 約 11,100 個同義變異(Synonymous variants):雖然 DNA 字母變了,但翻譯出來的胺基酸完全沒變(其中僅約 23 個 的 SpliceAI 分數 > 0.5,可能會影響基因剪接)。
- 約 9,600 個錯義變異(Missense variants):會改變一個胺基酸,但絕大多數都是良性的!真正被 AI 預測工具(REVEL 分數 > 0.7)認為高度可能致病的錯義變異,平均每個人只有 28 個。
- 約 229 個預測功能喪失變異(pLoF):包含提早出現終止密碼子(Stop-gain)、移碼突變(Frameshift)或破壞剪接位點,其中有 165 個(72%) 屬於高可信度的功能喪失變異(HC LoF)。
4. 真相四:不靠爸媽遺傳的「全新突變(De novo)」——爸爸年齡是關鍵!
在兒科遺傳門診中,很多罕見疾病的小朋友是因為發生了「全新突變(De novo variants,簡稱 DNM)」,也就是爸爸媽媽抽血檢查都正常,變異是在受精卵形成前後才新產生的。那麼,健康的「略下人」身上也會有全新突變嗎?
(1) 每人平均 61 個先天全新突變 + 2 個後天鑲嵌突變
研究團隊分析了資料庫中 2,334 組「爸爸-媽媽-成年子女」的三人家庭(Trios),發現每個普通人身上平均帶有 61 個先天性(Constitutive)全新突變(包含 57 個 SNVs、1 個小插入、3 個小缺失,範圍在 30~113 個之間),外加 2 個後天細胞分裂產生的鑲嵌型(Mosaic)全新突變,合起來平均約 63 個!而在這 60 多個全新突變中,絕大多數也都落在非編碼區,平均每個人只有 1 個(範圍 0~6 個) 會剛好掉進蛋白質編碼區裡。
(2) 75%~80% 的全新突變來自爸爸,隨父親年齡穩定增加
為什麼全新突變大多來自爸爸?因為女性的卵子在出生前就已經完成大部分減數分裂並暫停待命;而男性的精原幹細胞則從青春期開始,一輩子都在不斷進行細胞分裂以製造新精子,每分裂一次,DNA 複製就多一次寫錯字的機會。
- 父親年齡效應:高達 75%~80% 的全新突變源自父親!爸爸在小朋友出生時每年長 1 歲,小朋友身上就會多出 1.17 個 全新突變。
- 母親年齡效應:約 20%~25% 源自母親,媽媽每年長 1 歲,小朋友身上僅增加 0.38 個 全新突變。
5. 真相五:每個人身上都有「致病基因變異」與「高風險多基因評分」
如果把這近 100 萬個普通人的基因體,拿去跟國際臨床致病基因資料庫(ClinVar 與 GenCC 確認的 4,262 個單一基因疾病相關基因)做比對,結果更是顛覆過去的刻板印象:
(1) 平均每人帶有 1~3 個罕見致病變異(多為隱性帶因)與 50 個罕見 VUS
- 致病/可能致病變異(ClinVar P/LP):只看發生率 < 1% 的罕見變異,每個普通人平均帶有 1~3 個 明確致病的單一基因突變!不用害怕,這當中絕大多數都位於體染色體隱性遺傳(Autosomal Recessive)的疾病基因上,代表我們每個人幾乎都是 2~6 種隱性遺傳疾病的「健康帶因者(Carrier)」。即便只看體染色體顯性遺傳(Autosomal Dominant)基因,平均每 8.6 個普通人 就有 1 人帶有一個罕見的 ClinVar 致病變異,卻因為「外顯率不全(Incomplete penetrance)」而沒有發病!
- 臨床意義不明變異(VUS)的不平等:在單一基因疾病相關基因中,每個普通人平均帶有高達 180 個 VUS(若只看頻率 < 1% 的罕見 VUS,每人平均也有 50 個)!研究更特別點出:因為過去基因研究過度集中在歐美日裔白人(EUR),導致像我們東亞人、非洲人等非歐洲祖源的族群,做基因檢測時會測出更多無法判讀的 VUS,而較難直接找到明確的致病診斷。
(2) 多基因風險評分(PGS):為什麼算越多種病,越容易「被高風險」?
現在市面上很流行用「多基因風險評分(Polygenic Score, PGS)」來預測常見慢性病(如糖尿病、冠心病、乳癌、阿茲海默症等)。研究團隊在英國生物樣本庫中計算了 28 種常見疾病 的 PGS,結果發現:
- 平均每一個普通人,都會有 3 種疾病落在風險最高的前 10%,並有 1.4 種疾病落在最高風險的前 5%!
- 每 5 個歐洲祖源的普通人(20%),就有 1 個人至少有一種疾病落在 前 1% 的極高風險區。
- 統計學推演更顯示:如果未來健檢中心一口氣幫你算 100 種疾病 的多基因風險,那麼高達 99% 的普通人 都會被告知「你至少有一種疾病處於前 5% 高風險」,63% 的人 會有至少一種病處於前 1% 極高風險!
三、朱醫師給家長與讀者的精準醫學建議:認識背景變異,不必基因焦慮
1. 帶有基因變異 ≠ 生病!臨床表現永遠是判讀的核心
讀完這篇將近 100 萬個「略下人(liogˋ ha+ ngin)」的基因體大普查,相信大家心裡一定踏實許多。過去我們總以為「基因突變」是個少見、可怕的壞消息;但科學數據清清楚楚地告訴我們:變異是生命演化的日常,每個人身上都帶著五百萬個小差異、幾十個大片段增減(CNV)、幾十個全新突變,甚至帶著幾個致病基因與上百個 VUS。
因此,當我們在門診幫小朋友評估成長發育、或是做全外顯子(WES)/全基因體定序(WGS)時,如果沒有搭配小朋友實際的臨床症狀與家族史,單純把基因報告上的變異抓出來看,很容易就會掉入「過度診斷(Overdiagnosis)」與白忙一場的陷阱。
2. 邁向更公平、更完整的全基因體時代(Long-read 與 Pangenome)
這篇研究也誠實指出了目前基因醫學的兩大改進方向:第一,全球基因資料庫需要納入更多亞洲、非洲與原住民族群的樣本,才能減少我們在做檢測時遇到一堆 VUS 的困擾;第二,未來的定序技術正逐步結合 長讀長定序(Long-read sequencing) 與 端粒到端粒泛基因體參考序列(T2T Pangenome),屆時連我們在前言提到的 Alu、LINE 跳躍基因與 STR 重複序列,都能被看得一清二楚!
如果您手邊有自己或家中小朋友的基因檢測報告,看到上面的專業術語或紅字感到疑惑,歡迎帶著報告來到小兒遺傳代謝科門診,讓朱醫師陪您一起把關,用最溫暖、最正確的科學視角守護全家人的健康!
📚 參考文獻:
- Wright, H.I.W., Beaumont, R.N., Fasham, J. et al. The average individual genome: a survey of nearly 1 million whole-genome sequences. Genome Medicine 18, 160 (2026). https://doi.org/10.1186/s13073-026-01792-x
- 朱子宏醫師(2026)。〈跳躍基因 LINE、Alu 與 STR:與 60 多種疾病有關!〉。朱子宏醫師基因醫學網站:https://drgeneticstw.com/2026/07/28/%E8%B7%B3%E8%BA%8D%E5%9F%BA%E5%9B%A0-line-alu-%E8%88%87-str/

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