基因体中心系列专访(一):成大基因体中心 从研究到临床应用

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2016 年,无论对于基因技术或个人化医学方面来说,都是令人振奋的一年,特别是在临床应用的领域。

CRISPR 基因编辑术的第一个人体实验在美国通过,对生物医学来说是一项重要的里程碑。同年 6 月,美国 FDA 通过第一个液态生物检体 Liquid Biopsy 的非小细胞肺癌 (NSCLC) 用药 Tarceva 的伴随式诊断(Companion Diagnostic),而液态生物检体(liquid biopsy)在早期发现,用药的筛检以及疾病治疗的追踪方面,都将是一种强大的工具。

伴随式诊断 Companion Diagnostic 的结果将作为安全且有效的用药或生物产品使用的必须讯息,协助找到最适合患者的药物,以及避免传统“试药”风险。次世代定序 NGS 的临床运用已日趋成熟,早期为非侵入式产检的运用,往后也预计将在液态生物检体(liquid Biopsy)及肿瘤领域发扬光大。在癌症免疫疗法 Immunotherapy,许多令人振奋的临床数据显示免疫疗法可以有效的对抗特定癌细胞,而如何针对适合的族群做治疗前的筛检,以及在功效和毒性间取得平衡,将是值得深入探讨的课题。

综观看来,医疗革命正在发生。因此我们特别探访台湾具规模的基因体中心。在人类对抗疾病的战争中,这些基因体中心将如何扮演新形态的作战基地,为下个世代的医疗打下基础?在此邀请读者与基因线上一窥究竟。

以下为成大基因体医学中心的采访内容:

基本介绍

成功大学基因体医学中心从 1998 年二月成立至今,是台湾最早的基因体中心之一,在 2011 年的时候搬迁到由成功大学、统一企业和国家卫生研究院三方共管的大楼,紧邻于成大医院。更于去年通过 TAF 认证,并获得 SNQ 国家品质标章。

成大的基因体中心主要分为提供检测服务、生物资讯资料处理及研发实验室三个部分。除了已有将近二十年经验的传统核酸定序,还有最新的次世代定序,以及临床分子检测、微生物快速鉴定、细胞株基因型鉴定及生物资讯分析等。在次世代定序的平台主要使用 Illumina Miseq 与 ThermoFisher Ion Proton 等,今年也将引进其他机器。

中心目标

  1. 建立一现代化的基因体核心实验室(包含相关软、硬件设备),提供校区研究同仁高品质的 NGS 技术支援、咨询、和相关生物资讯的分析,同仁可以利用 NGS 技术凭谈来发展相关之尖端研究。
  2. 有效整合资源及研究群以进行有系统、有产出的转译医学(Translational Medicine)研究。
  3. 积极推动技术移转,提升临床检验与诊断、先期治疗和个人化医疗等的临床应用。
  4. 发展成为国内一个重要及具特色之研究中心,与国际研究接轨。

特别之处

与其他基因体中心不同的是,成大基因体医学中心虽是隶属于成大校方底下的非编制二级研究单位,但从成立以来,一直是以提供检测服务的收入作为经费来源,二十年来,始终自给自足,自付盈亏,营运型态可比喻为学校内的生技公司,却又较生技公司具有学术性质。这在绝大多数其他基因体中心都有国家大型科技研究计画、隶属机关如学校、医院的预算给予或与外界产学合作收入支持的环境下,是相当难得的。也因此,中心的研究及服务内容着重于临床检测、研究单位所需的研究项目,提供中心的研究成果和服务。

客制化服务,是成大基因体中心最引以为傲的特长。无论是生技公司尚未或较不愿开发的非热门主题,或是检体量过少、品质不佳时的检验方式,或是一般实验室无法建立的技术或设备、数据的运算等,根据不同需求,给予客制化的服务。

除此之外,多年来累积的研发能力,也是成大基因体医学中心的优势,北从基隆海洋大学、南到屏东科技大学,从最近的成大医院,到北部的台大医院,成大基因体医学中心协助许多医师、老师在研究上的疑难杂症,国外如宾州大学及德州贝勒医学中心等的研究单位,也有共同合作的计画。

成大分子医学研究所 所长 / 成大基因体医学中心 主任 孙孝芳博士

成大分子医学研究所 所长 / 成大基因体医学中心 主任 孙孝芳博士

近年发展

成大基因体医学中心早期多为临床的研究。因在大学之下,比较有机会去接触、发展一些新知识、新技术,做于研究的精进。由于这样的成果仍仅限于一些文献的发表,于是中心主任开始思考,怎么把过去学到的知识、研究的成果,真正回馈到临床上?

因此近年中心的方向、规模及营运方式朝向致力于将研究内容实际应用在临床检验上,走入社会,和外界有许多的互动,借着产学合作的机会,提供各式各样的临床检测服务,渐渐脱离学校的研究型实验室,走向真正的基因体中心。

目前成大基因体医学中心较大的产学合作的计画,有次世代定序的临床应用,例如和民间生技公司合作的非侵入性产前检测(NIPT),提供非侵入性的产前染色体筛检、及胚胎着床前染色体诊断与筛检(PGS / PGD)等,这些计画除了提供专业的筛检服务技术,也让参与的学生有机会去接触学校以外的环境,并在培训后进入产业工作。

研究成果

虽然如上所述,成大基因体医学中心并非以计画或隶属单位提供经费来源并给予研究任务,研究的内容也都与检测服务或合作对象相关,各项研究成果都属于老师的发表,并非中心的成果。但中心仍持续有许多进行中的合作研究计画案。例如与成大医院医师、国家卫生研究院癌研所的老师合作的大肠直肠癌、胰脏癌的癌症基因体计画、因应老化社会的阿兹海默基因早期生物标记筛检的平台建立、与麻醉科医师合作的因手术中麻醉或其他药物给予会产生副作用的相关族群之基因体计画等;另外也有与高雄海洋大学老师合作的港口污泥菌相分析及未来应用等微生物相关检验合作计画。

在 SNP 的研究上,比较有意义的是药物代谢,许多已知与特定药物代谢具有关连性的变异点位,已能应用于临床上的 companion diagnostics,作为药物选择及治疗方面的参考。然而从变异点位的组合去预测罹患癌症或其他疾病的风险值高低,仍具有太高的不确定性,除了还需要数据库的收集、相关知识的建立,更有许多难以预估的环境因素包含其中。这样的计画理论上可行、实际也有机会达成,只是目前各国的研究都仍属于非常早期的收集阶段。在这个大数据的时代,也许有一天人们真的能从新生儿的一滴血读出他的一生也说不定。

数据库分享

成大基因体医学中心主要提供定序、检测等服务,也有自己的生物资讯团队来协助检测服务的数据分析,中心主任孙孝芳教授承接国家科技部生物资讯核心设施计画十余年,在南部建立国家级的核心实验室,提供各界所需的数据运算服务及软硬件方面的问题与咨询需求,也在这样的背景下,依其资源、研究及服务项目建立成各种数据库。例如借着生物资讯相关计画,收集台湾、东方特有的遗传变异,并与国卫院老师合作,建立台湾汉民族的遗传资讯数据库,诸如此类的数据库都能在网上找到,提供基因体序列的变异资料,作为与疾病直接或间接的相关分析。

近期许多老师的研究也都在寻找疾病的致病变异点。为了提供这样的服务,成大基因体医学中心也定序了正常人的基因序列,建立自己族群的数据库,在完善的分析过后已公开发表,让各研究单位能以此检视所检测、筛选到的变异处是否为真正的致病点,抑或只是相对常见或罕见的变异,方便各界作为研究参考与分析使用。

在国外,许多大型计划都是众多单位共同合作的成果,也能借此培养许多人才。然而在目前的台湾仍是相对保守的状态,有许多的隐私考量,让资讯被封闭住。若能借由国家最高研究单位—中研院的带领,让大学共同参与研究,也一起分享成果,定可使整个国家的发展更加进步,而这样的观念是需要推广的。

孙主任表示,在成大的生物资讯课堂上,她都这样告诉同学:“基因体计画开始之后,重新改写了人类的历史,让很多原先没有竞争力的地方重新有机会可以和世界同步。所有你今天所拥有的成果,就是因为这些资料都是公开的,全世界都可以看到。”更因身为基因体中心的角色,更要将其研究的成果公开让大家使用。“去除了敏感的个人资料之后,资料的分享,会让科学界进步的更快!”

成大基因体医学中心 / 生物资讯与讯息传递研究所 曾大千 副教授

成大基因体医学中心 / 生物资讯与讯息传递研究所 曾大千 副教授

延伸阅读:精准医疗专文(上):药物基因体学 汪洋药海中的指南针

教育

随着时代进步,现在新的遗传(genetic)及基因体(genomic)的概念,要让年轻的一代可以接触、了解,带入他们的日常生活及医疗行为当中,成大医学院已将此加入医学院的课程中,让培养出来的新一代医生知道整个世界的医疗发展层级,与过去传统方式的差异与变化。

成大基因体医学中心,对于身在学界所担负的教育角色不遗余力,一年举办八到十场的教育训练课程,从小型专题演讲,到邀请厂商与国外讲者的大型新知分享研讨会,以及基因体中心专业知识相关的应用软件教学等等,更有建立讨论社群平台,作为与学生、客户交流之用,提供检测相关的新知资讯。

未来展望

未来除了会持续的研发,更希望真正落实把研究成果带入临床检测,发展出一套让客户安心,对社会大众有用的检测分析。建立稳定健全的平台、制度,提供高品质的服务。

成大基因体医学中心,已经走出台南,未来也期待这样一个有特色的中心,能走出台湾,在全球都建立起合作的网络。

“科技的发展能真正回馈造福人类,就是有价值的。”

下篇预告:
荣阳基因体中心多年来致力于生物资讯、基因定序、微阵列等尖端计画,并且在表观基因体学、肿瘤转移、以及老化等领域,都有非常具代表性的研究 ! 更多关于荣阳基因体中心的报导,敬请期待基因体中心系列专访(二):荣阳基因体中心 肿瘤免疫与基因体的整合。

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