今(22)日，國家生技研究園區生醫轉譯研究中心攜手香港分子儀器(Molecular Devices)，共同於園區內舉辦「台灣高內涵第11屆使用者研討會」，邀請多位生醫產學界專家分享應用高內涵技術平台(high content platform)完成的先進研究實例，凸顯無論是細胞學、器官晶片、藥物篩選系統的數據整合應用，高內涵分析技術都是不可或缺的大數據分析工具。
 
國家生技研究園區創服育成中心沈家寧執行長首先於開場致詞中表示，生醫轉譯核心共儀設施是園區首批完成建置的單位之一，為許多研究團隊提供先進儀器服務，特別是高內涵技術平台，對新藥開發的助力非常大。
 
Molecular Devices印太地區全球副總裁Justin Lee也親臨活動現場，介紹母公司丹納赫集團(Danaher)。他表示，丹納赫是一個市值高達1900億美元的大型跨國企業，且在生命科學領域相當活躍，舉凡SCIEX、CYTIVA、Beckman Coulter、Leica、Molecular Devices等知名生物平台商皆是旗下成員，他們也共襄盛舉、在今日活動會場中現場展示。
 
Justin Lee也興奮地分享，近期丹納赫的類器官創新中心(Organoid Innovation Center)正式成立，它整合了深度學習與高內涵平台，為類器官領域開發製程所需的端到端(end-to-end)解決方案及影像分析提供服務。
 

昱星張郁芬：高通量光學分析技術 助攻iPSC篩藥平台

 
昱星生技執行長張郁芬，介紹了其如何將「高通量功能性與表徵性篩選」，應用在誘導型多潛能幹細胞(iPSC)篩藥平台。張郁芬表示，昱星利用iPSC平台開發了高通量的篩藥應用，透過將iPSC分化成不同的神經系統細胞(包括神經細胞、星狀膠細胞等)，可在培養皿中模擬腦內環境，進行藥物篩選。
 
張郁芬表示，他們建立了完整的細胞型態(morphology)和功能性活動(functional activity)的驗證平台，並搭配嚴密的品質控管(QC)步驟，確保分化品質。在健康捐贈者與阿茲海默症患者所分化出的神經細胞中，可驗證出病人的細胞功能性較差、β類澱粉蛋白(Aβ)的積聚量高；他們也已開發了tau蛋白、乳糖代謝、粒線體型態等的驗證技術。
 
新冠肺炎期間，他們也以假病毒(pseudovirus)進行神經細胞感染的實驗，進而用於疫苗及藥物篩選；在與高醫的合作下，也篩選出中草藥植物萃取配方RXC-19，並技轉給日藥本舖。
 
而在經常用於客製化藥物的iPSC分化心肌細胞上，張郁芬表示，昱星同樣用光學方式開發出偵測細胞鈣離子流動的技術，並成功以各項常見藥物測試，相較於一般在進行心肌細胞活動分析上使用的多電極陣列方式(multiple electrode array)，昱星的方法不但成本較低，也能達到高通量的效果。
 

陳冠宇：全臺首創體外肺晶片 可成動物模型替代方案

 
陽明交通大學生醫工程研究所陳冠宇副教授，則分享其團隊在人體外重現肺部組織、進行各種研究的體外仿生器官晶片(organ-on-a-chip)開發成果，並利用自動化的高內涵分析設備，加速器官晶片的開發。
 
陳冠宇表示，器官晶片在國際上被認為是有望取代動物模型的重要先進技術，不僅多家藥廠如嬌生(Johnson&Johnson)、羅氏(Roche)、輝瑞(Roche)等大廠投入重金開發，2022年美國食品藥物管理局(FDA)更正式將器官晶片列入動物實驗模型的替代方案，顯見其在臨床開發上的價值正逐漸被認可。
 
陳冠宇表示，相較於傳統上實驗價格昂貴、可操作時間有限的初級細胞培養(primary cell culture)，其團隊開發出的仿生模型，不僅能在體外重現健康人或肺病患者的肺組織、蛋白表現及纖毛結構，還能將培養成本降低到原本的10%，且組織能維持50天以上，目前已經取得臺灣、美國、歐盟專利。
 
陳冠宇的研究團隊，目前正針對亞洲最大的肺健康問題——空氣汙染，以及新冠肺炎(COVID-19)、慢性阻塞性肺病(COPD)等，開發出各式用途的肺部體外仿生模型。陳冠宇表示，若進一步將霧化裝置和器官晶片結合，就能重現粒子以氣膠形式進入肺部的自然過程，直接驗證物質顆粒吸附、穿透、吸收或清除的效果，用於疾病模型(disease modeling)研究，或是開發呼吸道疾病藥物。
 
陳冠宇表示，接下來他們將會嘗試進一步將深度學習和生物晶片結合，快速分析細胞在影像、型態、質譜的變化，希望實現打造個人化肺部數位分身的願景；於此同時，其團隊也正與臺大醫院邱顯鎰醫師團隊，以及美國IBM Thomas J. Watson Research Center Gustavo Stolovitzky博士團隊，合作開發用於快速分析指甲乾癬嚴重程度的臨床應用AI。
 

先進資料方法是加速數據衍生(Data-derived)藥物開發的關鍵

 

而在活動下午場中，首先由臺北醫學大學醫學科技學院副院長莊健盈，介紹其團隊在「創傷性腦損傷」的分子機制研究上，結合多體學及高內涵技術，發掘具神經保護作用的關鍵蛋白質——Znf179的作用途徑。
 
莊健盈表示，Znf179的功能可以通過與配體結合的sigma-1受體(Sig-1R)相互作用增強，且根據多體學分析研究結果顯示，Znf179的表現有效增強了創傷性腦損傷後的神經元/前驅細胞生長和損傷修復，說明了Sig-1R/Znf179軸線在神經突修復過程中起著新的作用。
 
另一方面，他們也發現一種稱作DHEAS的蛋白質，能夠誘導Znf179與各種細胞質蛋白結合。當Znf179表現量增加時，軸突的蛋白質合成和長度延伸也同步顯著增加，且DHEAS治療也促進了多極神經元(multipolar neurons)的形成，這可能有助於軸突生長，使之有機會成為預防創傷性腦損傷後更廣泛神經突損傷的治療候選藥物。


Core Life Analytics執行長David Egan，則說明該公司的StratoMineR如何透過直觀的開放型、決策支援的網路應用程式，幫助生物學家可以從MetaXpress、IN Carta或開源圖像分析軟體載入數值資料，並藉由系統指引走完最佳實務流程，讓生物學家可以無需學會如何撰寫程式，也能輕鬆使用。
 
該公司在今(2022)年和Molecular Devices成為戰略合作夥伴，為使用者提供更完整的高內涵一條龍產品及服務，有助於釋放資料科學家的時間去從事更進階的工作，例如多體學和高階AI發展。
 
Egan也在演講中以阿斯特捷利康(AstraZeneca)研究小組做為範例，說明他們使用細胞塗漆(Cell painting)技術，來檢測PROTACs中的粒線體毒性，與布羅德研究所用於功能基因體學篩選，以便對新型癌症變體進行分類，演示了StratoMineR強大的資料剖析、視覺化及品質控管能力。


最後，香港分子儀器生物影像產品經理崔瑞廷，則在演講中介紹從2D到3D細胞平台的演進，並指出在影像擷取及分析上可能遭遇的瓶頸及挑戰，並以最熱門的類器官與Cell painting實例，演示新技術如何以更短的時間，完美呈現細胞影像品質的提昇及影像量化工作。
 
崔瑞廷也介紹今日活動許多研究團隊都使用的ImageXpress Confocal HT.ai，並完整演示從資料擷取，到AI輔助型態分析，最後數據導入StratoMineR建立模型及資料視覺化。
 
最後Molecular Devices自動化專家謝瑋珍針對實驗室自動化(Lab automation)於其演講中，表示使用者可以在Molecular Devices的專業AWS團隊的顧問協助下，一步步將實驗流程從方法學、軟體層面到硬體層面做詳盡的規劃，依資金及需求進程逐步完成迭代升級，實現從零到無人化的解決方案。
 
(報導 / 吳培安、巫芝岳)