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基因體中心系列專訪(一):成大基因體中心 從研究到臨床應用

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2016 年,無論對於基因技術或個人化醫學方面來說,都是令人振奮的一年,特別是在臨床應用的領域。

CRISPR 基因編輯術的第一個人體實驗在美國通過,對生物醫學來說是一項重要的里程碑。同年 6 月,美國 FDA 通過第一個液態生物檢體 Liquid Biopsy 的非小細胞肺癌 (NSCLC) 用藥 Tarceva 的伴隨式診斷(Companion Diagnostic),而液態生物檢體(liquid biopsy)在早期發現,用藥的篩檢以及疾病治療的追蹤方面,都將是一種強大的工具。

伴隨式診斷 Companion Diagnostic 的結果將作為安全且有效的用藥或生物產品使用的必須訊息,協助找到最適合患者的藥物,以及避免傳統「試藥」風險。次世代定序 NGS 的臨床運用已日趨成熟,早期為非侵入式產檢的運用,往後也預計將在液態生物檢體(liquid Biopsy)及腫瘤領域發揚光大。在癌症免疫療法 Immunotherapy,許多令人振奮的臨床數據顯示免疫療法可以有效的對抗特定癌細胞,而如何針對適合的族群做治療前的篩檢,以及在功效和毒性間取得平衡,將是值得深入探討的課題。

綜觀看來,醫療革命正在發生。因此我們特別探訪台灣具規模的基因體中心。在人類對抗疾病的戰爭中,這些基因體中心將如何扮演新形態的作戰基地,為下個世代的醫療打下基礎?在此邀請讀者與基因線上一窺究竟。

以下為成大基因體醫學中心的採訪內容:

基本介紹

成功大學基因體醫學中心從 1998 年二月成立至今,是台灣最早的基因體中心之一,在 2011 年的時候搬遷到由成功大學、統一企業和國家衛生研究院三方共管的大樓,緊鄰於成大醫院。更於去年通過 TAF 認證,並獲得 SNQ 國家品質標章。

成大的基因體中心主要分為提供檢測服務、生物資訊資料處理及研發實驗室三個部分。除了已有將近二十年經驗的傳統核酸定序,還有最新的次世代定序,以及臨床分子檢測、微生物快速鑑定、細胞株基因型鑑定及生物資訊分析等。在次世代定序的平台主要使用 Illumina Miseq 與 ThermoFisher Ion Proton 等,今年也將引進其他機器。

中心目標

  1. 建立一現代化的基因體核心實驗室(包含相關軟、硬體設備),提供校區研究同仁高品質的 NGS 技術支援、諮詢、和相關生物資訊的分析,同仁可以利用 NGS 技術憑談來發展相關之尖端研究。
  2. 有效整合資源及研究群以進行有系統、有產出的轉譯醫學(Translational Medicine)研究。
  3. 積極推動技術移轉,提昇臨床檢驗與診斷、先期治療和個人化醫療等的臨床應用。
  4. 發展成為國內一個重要及具特色之研究中心,與國際研究接軌。

特別之處

與其他基因體中心不同的是,成大基因體醫學中心雖是隸屬於成大校方底下的非編制二級研究單位,但從成立以來,一直是以提供檢測服務的收入作為經費來源,二十年來,始終自給自足,自付盈虧,營運型態可比喻為學校內的生技公司,卻又較生技公司具有學術性質。這在絕大多數其他基因體中心都有國家大型科技研究計畫、隸屬機關如學校、醫院的預算給予或與外界產學合作收入支持的環境下,是相當難得的。也因此,中心的研究及服務內容著重於臨床檢測、研究單位所需的研究項目,提供中心的研究成果和服務。

客製化服務,是成大基因體中心最引以為傲的特長。無論是生技公司尚未或較不願開發的非熱門主題,或是檢體量過少、品質不佳時的檢驗方式,或是一般實驗室無法建立的技術或設備、數據的運算等,根據不同需求,給予客製化的服務。

除此之外,多年來累積的研發能力,也是成大基因體醫學中心的優勢,北從基隆海洋大學、南到屏東科技大學,從最近的成大醫院,到北部的台大醫院,成大基因體醫學中心協助許多醫師、老師在研究上的疑難雜症,國外如賓州大學及德州貝勒醫學中心等的研究單位,也有共同合作的計畫。

成大分子醫學研究所 所長 / 成大基因體醫學中心 主任 孫孝芳博士

成大分子醫學研究所 所長 / 成大基因體醫學中心 主任 孫孝芳博士

近年發展

成大基因體醫學中心早期多為臨床的研究。因在大學之下,比較有機會去接觸、發展一些新知識、新技術,做於研究的精進。由於這樣的成果仍僅限於一些文獻的發表,於是中心主任開始思考,怎麼把過去學到的知識、研究的成果,真正回饋到臨床上?

因此近年中心的方向、規模及營運方式朝向致力於將研究內容實際應用在臨床檢驗上,走入社會,和外界有許多的互動,藉著產學合作的機會,提供各式各樣的臨床檢測服務,漸漸脫離學校的研究型實驗室,走向真正的基因體中心。

目前成大基因體醫學中心較大的產學合作的計畫,有次世代定序的臨床應用,例如和民間生技公司合作的非侵入性產前檢測(NIPT),提供非侵入性的產前染色體篩檢、及胚胎著床前染色體診斷與篩檢(PGS / PGD)等,這些計畫除了提供專業的篩檢服務技術,也讓參與的學生有機會去接觸學校以外的環境,並在培訓後進入產業工作。

研究成果

雖然如上所述,成大基因體醫學中心並非以計畫或隸屬單位提供經費來源並給予研究任務,研究的內容也都與檢測服務或合作對象相關,各項研究成果都屬於老師的發表,並非中心的成果。但中心仍持續有許多進行中的合作研究計畫案。例如與成大醫院醫師、國家衛生研究院癌研所的老師合作的大腸直腸癌、胰臟癌的癌症基因體計畫、因應老化社會的阿茲海默基因早期生物標記篩檢的平台建立、與麻醉科醫師合作的因手術中麻醉或其他藥物給予會產生副作用的相關族群之基因體計畫等;另外也有與高雄海洋大學老師合作的港口污泥菌相分析及未來應用等微生物相關檢驗合作計畫。

在 SNP 的研究上,比較有意義的是藥物代謝,許多已知與特定藥物代謝具有關連性的變異點位,已能應用於臨床上的 companion diagnostics,作為藥物選擇及治療方面的參考。然而從變異點位的組合去預測罹患癌症或其他疾病的風險值高低,仍具有太高的不確定性,除了還需要資料庫的收集、相關知識的建立,更有許多難以預估的環境因素包含其中。這樣的計畫理論上可行、實際也有機會達成,只是目前各國的研究都仍屬於非常早期的收集階段。在這個大數據的時代,也許有一天人們真的能從新生兒的一滴血讀出他的一生也說不定。

資料庫分享

成大基因體醫學中心主要提供定序、檢測等服務,也有自己的生物資訊團隊來協助檢測服務的數據分析,中心主任孫孝芳教授承接國家科技部生物資訊核心設施計畫十餘年,在南部建立國家級的核心實驗室,提供各界所需的數據運算服務及軟硬體方面的問題與諮詢需求,也在這樣的背景下,依其資源、研究及服務項目建立成各種資料庫。例如藉著生物資訊相關計畫,收集台灣、東方特有的遺傳變異,並與國衛院老師合作,建立台灣漢民族的遺傳資訊資料庫,諸如此類的資料庫都能在網上找到,提供基因體序列的變異資料,作為與疾病直接或間接的相關分析。

近期許多老師的研究也都在尋找疾病的致病變異點。為了提供這樣的服務,成大基因體醫學中心也定序了正常人的基因序列,建立自己族群的資料庫,在完善的分析過後已公開發表,讓各研究單位能以此檢視所檢測、篩選到的變異處是否為真正的致病點,抑或只是相對常見或罕見的變異,方便各界作為研究參考與分析使用。

在國外,許多大型計劃都是眾多單位共同合作的成果,也能借此培養許多人才。然而在目前的台灣仍是相對保守的狀態,有許多的隱私考量,讓資訊被封閉住。若能藉由國家最高研究單位—中研院的帶領,讓大學共同參與研究,也一起分享成果,定可使整個國家的發展更加進步,而這樣的觀念是需要推廣的。

孫主任表示,在成大的生物資訊課堂上,她都這樣告訴同學:「基因體計畫開始之後,重新改寫了人類的歷史,讓很多原先沒有競爭力的地方重新有機會可以和世界同步。所有你今天所擁有的成果,就是因為這些資料都是公開的,全世界都可以看到。」更因身為基因體中心的角色,更要將其研究的成果公開讓大家使用。「去除了敏感的個人資料之後,資料的分享,會讓科學界進步的更快!」

成大基因體醫學中心 / 生物資訊與訊息傳遞研究所 曾大千 副教授

成大基因體醫學中心 / 生物資訊與訊息傳遞研究所 曾大千 副教授

延伸閱讀:精準醫療專文(上):藥物基因體學 汪洋藥海中的指南針

教育

隨著時代進步,現在新的遺傳(genetic)及基因體(genomic)的概念,要讓年輕的一代可以接觸、了解,帶入他們的日常生活及醫療行為當中,成大醫學院已將此加入醫學院的課程中,讓培養出來的新一代醫生知道整個世界的醫療發展層級,與過去傳統方式的差異與變化。

成大基因體醫學中心,對於身在學界所擔負的教育角色不遺餘力,一年舉辦八到十場的教育訓練課程,從小型專題演講,到邀請廠商與國外講者的大型新知分享研討會,以及基因體中心專業知識相關的應用軟體教學等等,更有建立討論社群平台,作為與學生、客戶交流之用,提供檢測相關的新知資訊。

未來展望

未來除了會持續的研發,更希望真正落實把研究成果帶入臨床檢測,發展出一套讓客戶安心,對社會大眾有用的檢測分析。建立穩定健全的平台、制度,提供高品質的服務。

成大基因體醫學中心,已經走出台南,未來也期待這樣一個有特色的中心,能走出台灣,在全球都建立起合作的網絡。

「科技的發展能真正回饋造福人類,就是有價值的。」

下篇預告:
榮陽基因體中心多年來致力於生物資訊、基因定序、微陣列等尖端計畫,並且在表觀基因體學、腫瘤轉移、以及老化等領域,都有非常具代表性的研究 ! 更多關於榮陽基因體中心的報導,敬請期待基因體中心系列專訪(二):榮陽基因體中心 腫瘤免疫與基因體的整合。

延伸閱讀:看見未來產業 基因體科技竄起

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