核心技術

Core Technology

腫瘤新生抗原的辨識

過去的癌症治療大多為「One treatment fits all」的治療策略,然而免疫療法的出現改變了現況。本聯盟藉由患者的多體學數據,辨識癌細胞中的體細胞變異或異常表現的轉錄本,同時比對與篩選僅在癌細胞表面所呈現的肽段數據最後經由實驗團隊嚴謹地生物驗證,開發出癌症疫苗。

本聯盟主要開發兩大腫瘤新生抗原辨識的線上分析平台與資料庫,包括:(1) NARWHAL - 同時由 DNA-seq、RNA-seq 和/或液相層析串聯式質譜(LC-MS/MS)數據中,識別腫瘤新生抗原的線上分析平台;(2) TWNeoDB - 臺灣人專屬腫瘤新生抗原資料庫與免疫原性預測系統。


該計畫也榮獲三次國家新創獎的殊榮,持續進行相關論文發表與專利申請

多體學分析 (精準醫學)

在後基因體時代,本聯盟由微陣列晶片等令人驚歎且振奮的高通量技術,針對急性骨髓性白血病制定出以3個微小核糖核酸(miRNA)表現量為主體的預測分數系統,成功評估病人的預後。並在癌症 (肺癌、乳癌、食道癌和放射線治療)和心血管疾病 (心房顫動、Brugada 和 先天性 long QT 症候群) 上,找出關鍵的生物標誌物(biomarker),投入藥物的開發與臨床應用 。

在次世代定序和三代定序等嶄新技術的成就出現時,本聯盟即發起以624位臺灣女性乳癌為主體的大型基因體計畫,先後與全臺八間醫院與醫學中心、永齡基金會和工研院合作,致力於癌症基因體學於臺灣臨床醫學的結合;亦投入臺灣瀕危之非模式物種(帝雉、藍腹鷴和水鹿)的基因體組裝,與木柵動物園一同為臺灣生態復育與保育努力;更與臺大吳明賢院長合作幽門桿菌的除菌治療研究,提供腸胃道之總體基因體學的分析技術支援,為臺灣的精準醫學與健康而努力。

分析平台與資料庫開發 (生物資訊服務)

生物體本身即為龐大的數據集,對單一物種單一個體的基因定序動輒數十至數百Gigabyte之分析數據,當研究的對象為一群體時,其數據甚至可達數Terabyte的等級,所以開發生資工具或資料庫來處理龐大的數據就顯得格外重要。本實驗室迄今針對不同疾病、生物學關聯性分析、各式定序平台、東西方族群基因體資料比較等,已開發數十種線上分析平台與整合型資料庫。對於三類對象:(1) 剛踏入該研究範疇的生資人員;(2) 以實驗驗證為主的研究人員;(3) 尋找研究標的的學者,皆能受惠。

例如本聯盟開發的miRSystem分析平台,能夠整合各式資料庫及演算法,找出miRNA對應的目標基因,目前已累積來自96個國家,共9萬6千多使用者,以及3百多篇的論文引用。

深度學習於臨床醫學之應用

近年來深度學習的崛起,不少科技公司跨足醫學影像的輔助檢測系統(譬如大腸鏡的息肉檢測等)卻止步於此若能將人工智慧同時應用於多體學資料和醫學影像,可使我們對精準醫學的領域有更深層的理解然而生物資訊和分子生物學領域像是巍峨高山,若沒有相關專業背景,容易將定序偽產物(sequencing artifacts)解釋為重要特徵。

目前本聯盟已經成功將DNA定序資料及病理切片影像,開發出三種高效能的深度學習工具,可應用於分類及辨識特定目標物上。例如本聯盟與臺大法醫所合作,開發一套深度學習的預測方法以偵測及分類混合物中的不同個體,能用於不同次世代定序平台,並使用滑動視窗(Sliding Window)克服序列長度不一的問題,在法醫鑑定與乳癌分型應用上,其準確率高達97-99%。


該計畫也榮獲國家新創獎的殊榮和國內外專利。