今(31)日，美國定序儀器設備商Element Biosciences與其臺灣代理亞洲準譯(Asia Pathogenomics, APG)，共同舉辦全球產品展演會。此次活動特別邀請到Element執行長Molly He從美國來到現場，介紹Element公司的技術平台，以及即將推出的多體學分析平台AVITI24™。
 
其後，亞洲準譯技術長莊景凱介紹了將AVITI™平台應用在臨床微生物檢體及多體學分析的優勢，最後由東京大學鈴木穣(Suzuki Yutaka)教授跨海連線，分享AVITI™平台與其它次世代定序(NGS)品牌在定序上的表現評析。
 
Element亞太地區業務負責人李知懃(Chee Koon)於開場致詞中指出，Element在今年下半年正式亮相的AVITI24™，是全球第一台整合基因體定序、多體學分析及細胞形態學的平台，也是Element自2017年創辦之初就確立的研發目標。它的問世不僅對Element來說是重大里程碑，也將為全球生命科學研究帶來突破性進展。
 
李知懃表示，此系列展演會從美國、歐洲起跑，現在來到亞太地區的臺北站，邀請今日實體及線上會議的200多位聽眾，未來一同繼續關注AVITI™平台及Element的發展。
   

Molly He：以基因定序為起點 續推多體學分析平台攻藥物篩選、檢測診斷

 
Molly He為Element Biosciences共同創辦人暨執行長，曾任職Illumina科學研究資深總監、Pacific Biosciences蛋白質科學負責人，在蛋白質試劑的優化及在定序化學的應用上擁有豐富經驗。
 
她笑說，之所以把公司取名為Element Biosciences、而不是Element Genomics，緣由是她認為「定序只是一種工具和手段」，透過快速、有效率地解析基因，Element能夠幫助科學家做得更多、做得更好。
 
2017年，她與技術長Mike Previte、生物化學副總Matt Kellinger在地下室創辦了Element，展開創業的冒險和探索之旅。在此次演講中，Molly He介紹了AVITI™平台在科研市場的表現實績，並預告了多項整合性分析系統的產品上市計畫。
   
Molly He表示，AVITI™在2022年首次推出，便以低成本、高效率的特性，在激烈的NGS市場中成功突圍，在短短兩年間拓展至全球36個國家，銷售訂單超過300台，並促成了數百篇使用AVITI™的研究論文發表。
 
Molly He說明，AVITI™系統在定序上擁有多項優勢，特別是將定序品質從Q30(錯誤率0.1%)提升到Q40(錯誤率0.01%)、甚至是Q50(錯誤率0.0015%)，且一次能夠定序3份基因體，使得單個基因體的定序成本僅需200美元。
 
實現這些優勢的核心技術，則在於Element突破性的Avidite定序(Avidite base chemistry, ABC)，其包含了三大特性：低附著表面化學、無需PCR擴增及重建定序步驟。
 
其中，低附著表面化學可捕捉流動槽內的模板DNA，實現高對比度影像，以增強鹼基檢測；滾環擴增(rolling circle amplification, RCA)的特性，則讓原始DNA模板得以避免累積誤差；鹼基檢測與鏈延伸(strand extension)的分離設計，則能優化酵素條件，確保定序訊號的純淨。
 
以AVITI™系統的成功為基礎，Molly He認為，未來整合性實驗結果將大行其道，若能將多體學分析集中在一個儀器上，將能提供莫大的優勢。因此，Element在今年下半年正式推出AVITI24™。
 
Molly He表示，做為AVITI™系統的延伸，AVITI24™的使用者僅需在既有機台上增加零件便能完成升級，無須購買全新機器。該系統可以透過低於1小時的檢體製備，在24小時後即可獲得多體學分析結果，且搭載單張晶片12槽、一次可執行兩張晶片分析，使其分析量能達到每次可分析超過20億條序列、分析200萬顆細胞。
 
AVITI24™能同時檢測細胞膜、細胞骨架、細胞核、粒線體、內質網、高基氏體的型態，並分析RNA及蛋白質的表現。目前該系統仍處於細胞階段，並且在單顆細胞上能檢測到多達1000個分子。
 
Molly He表示，藉由結合DNA、RNA、蛋白質及細胞型態的結果，AVITI24™不僅可以更精準分辨細胞種類，還能系統化地了解細胞運作。此外，該系統在標的分子的檢測以及非標記的全細胞分析上，均表現優異。
 
目前AVITI24™推出定序Panel主要聚焦於免疫學、免疫腫瘤學、神經學領域，未來除了希望能將這項產品進一步推向藥物篩選和臨床診斷的應用，未來也計劃推出在晶片上就能直接培養細胞、上機分析的原位定序(in situ sequencing)服務，並進一步推升AVITI24™一次可分析的樣本數和數據輸出。
 

莊景凱：AVITI™縮短臨床病原體mNGS檢測 最快24小時內報告出爐

 
亞洲準譯技術長莊景凱接著分享，亞洲準譯實驗室專注在病原檢測，其運用的總基因體次世代定序(mNGS)，可在一次檢驗中偵測超過2.7萬種病原體，解決傳統病原體檢測困難或培養不易、無法確知致病原的未滿足醫療需求。目前亞洲準譯是臺灣唯一獲衛福部LDTs列冊核准、可提供臨床mNGS檢測服務的生技公司，自2020年以來已進行超過3500例的檢測。
 
莊景凱於其演講中，分享了亞洲準譯與臺大醫院、臺大醫院雲林分院、新光醫院曾合作的三起案例。這些案例分別是腦膜炎、肺炎、心包炎患者，但都無法透過傳統病原體檢測找出病因，還因此承受病痛長達數週到數個月，直到接受mNGS檢測，才在1~2天內確定感染源、對症用藥而重拾健康。
 
莊景凱強調，病原體檢測必須兼顧三大條件：快速、精準、具成本效益，特別是產出檢驗報告的速度，報告越早出爐，就越能幫助病人脫離困境，因此縮短樣本製備和定序所需的時間相當關鍵。未來亞洲準譯在導入AVITI™後，有望將檢驗分析的週轉時間縮短到24小時內完成。  
此外，經過亞洲準譯實測，以1x75bp的設定條件下分析，品質指標Mean Q值仍可達到40.5，且經過測試證明血漿、肺泡灌洗液、腦脊髓液的DNA/RNA都能分析，在樣品寶貴、隨取隨用的臨床急迫情境下擁有很高的應用價值；使用AVITI™平台也進一步改善了微生物檢測的偵測侷限(LOD)，以及將單次能夠檢測的樣本，從10個增加到50個。
 
莊景凱表示，目前他已經完成美國Element總部的AVITI™操作培訓，亞洲準譯也與Element Biosciences合作，建置全臺第一間AVITI™示範實驗室。非常期待未來將AVITI™平台導入亞洲準譯微生物檢體分析的工作流程，以更快、更精準、成本更低的定序效能，幫助醫師改善醫療決策、造福患者。
 

鈴木穣：AVITI™定序精確度可達Q40/Q50 適合高靈敏度研究 

 
此次也特別邀請到任職於東京大學前瞻科學研究所暨生命科學數據分析中心的鈴木穣，他負責管理東京大學的核心實驗室，包含定序儀、單細胞空間體學分析、蛋白質體、輔助運算的地端超級電腦等。
 
他也針對轉錄起始點(TSS)以及長讀序之甲基化、互補DNA(cDNA)、全基因體定序等研究需求，從事定序技術的研發，每年的國內外合作數目超過100件，其中包含了合成生物學新秀Twist Biosciences及引子合成代工商Integrated DNA Technologies，臺灣大學亦在合作夥伴之中。
 
鈴木穣的定序儀使用經驗，包含了Illumina的NovaSeq、華大基因的MGI、Element的AVITI™、Oxford Nanopore Technologies的PromethION等。他透過各種定序應用測試，深入比較了Element的AVITI™與當今高通量定序龍頭Illumina的NovaSeq的效能表現。
 
例如，鈴木穣團隊用基因體、RNA、單細胞RNA(scRNA)、染色質免疫沉澱(ChIP)等不同的樣本，實測結果顯示，AVITI™都能充分辨別樣本的種類，且無遇到GC偏移(GC skew)，在定序品質分數分布上，AVITI™的最低表現，依然較Illumina更佳。
   
在全基因體定序上，AVITI™的重複率(Duplicate rate)更低，兩者在單點突變熱點(SNV)偵測及零涵蓋區域(zero covered region)大致重疊；在大量RNA定序(Bulk-RNAseq)上，分析表現關聯(correlation of expression)的R值都超過0.99，但AVITI的錯誤配對率(mismatches frequency)更低、可低到0.1%，顯示其對等位基因表現不平衡的偵測表現更高。
 
總結而言，鈴木穣認為，AVITI™的優勢在於提供多面向應用、成本合理的中通量定序(約為每次分析讀取10億條序列)，且因其定序準確性極高、可達Q40甚至Q50，能在需要高靈敏度的分析時派上用場，例如低變異等位基因頻率(VAF)較低的研究，像是癌症的單點突變熱點(SNV)、克隆性造血(CH)的樣本分析等。
 
(報導 / 吳培安、黃佳啟)