NGS、CRISPR、iPSC、AI四大技術驅動醫療革命
吳慶明以一位57歲美籍華人患者的真實案例開場。該患者被診斷出嚴重心臟功能不全,伴隨多發性硬化、心力衰竭和高血壓。經基因檢測,醫生發現問題是源於層黏蛋白(laminin)代謝異常,該疾病是傳統療法可以治療,需借助新技術模擬人類發育並開發替代療法。
他指出,四項關鍵技術正在推動這場醫療革命。
首先是次世代基因定序(NGS)的進步,促進了精準醫學的進展。他回顧,2000年人類基因體定序需耗資20億美元、12年,如今,全基因定序僅需不到500美元。這些大量的數據,讓基因體科技發展飛速。英國生物資料庫(UK Biobank)已從2022年的15萬人數據,擴展至2025年的49萬人。
吳慶明也指出,目前正被政府暫停收案的「台灣精準醫療計劃(TPMI)」並不落人後。由中研院生醫所前所長郭沛恩院士發起主導,陳弘昕博士、陳垣崇院士共同領導,已建立全球最大非歐洲族群數據,涵蓋48.6萬台灣人的基因型與臨床數據,這是歐盟研究者難以匹敵的規模。他強烈建議,台灣應該擴大此計劃,並借鑒新加坡模式,在政府投資支持下,抓住機會窗口成為領導者。
第二項技術是深具革命性、可精準編輯基因的基因編輯CRISPR技術。CRISPR於2007年發現,兩位發明人Emmanuelle Charpentier 和 Jennifer Doudna因此獲得諾貝爾獎。吳慶明自2016年起,參與FDA相關的審查委員會,並於2023年批准由Vertex和CRISPR Therapeutics合作公司開發、用於治療鐮刀型貧血症(SCD)的基因產品Casgevy。他呼籲,台灣要趁現有競爭者不多之際,積極進入此新興領域,且需作為國家級玩家,而非僅扮演中介角色。
第三是誘導性多能幹細胞(iPSC)技術。透過建立體外臨床模型,能以患者細胞模擬疾病機轉,驗證基因定序結果與篩選藥物。第四項是結合生物化學數據設計進行的AI演算預測平台,他並提及Google DeepMind的貢獻,以及人工神經網絡獲諾貝爾物理學獎的研究。
動物替代方案興起!掌握FDA政策機遇
但吳慶明強調,在整合這些技術時,必需注意美國FDA與NIH對新替代方法(NAMs)政策的轉向。如2022年12月,美國國會通過《FDA現代化法案2.0》,允許使用替代方案以減少動物試驗;2025年4月,FDA進一步計劃逐步取消抗體等藥物的動物實驗要求,轉用AI計算模型。事實上,NIH上個月表示,他們希望看到研究提案者要有與人類相關的臨床前試驗,僅有動物試驗,他們沒有興趣。
吳慶明表示,未來,這些模型將能夠穩定並超越傳統試驗,生物技術和學術界也往這一個新方法發展,尤其是類器官和生物晶片。而台灣因為健保握有患者數據,加上政府積極推動人工智慧的政策優勢,可以在生物晶片系統和計算模型方面成為領導者。
吳慶明很早就參與了iPSC的尖端發展。他所任職的史丹佛大學心血管中心,擁有累積約2500個患者來源iPSC細胞株,且與患者的臨床資料庫(包含醫療史和基本資料)、多體學數據庫連結,是全球最大的iPSC生物組織庫。這不僅為了解人類遺傳變異如何影響藥物反應表型(drug response phenotypes)研究提供助力,也幫助了FDA在藥物安全性測試的法規監管改革推動。
吳慶明接著回到開場所提的57歲心力衰竭患者案例,進一步指出,他帶領團隊透過「培養皿中的臨床試驗」(Clinical trial in a dish),以患者來源的iPSC深入研究,揭開了層黏蛋白藥物如何導致糖尿病心肌病的機制,並根據患者的多體學資料找到合適的藥物。
另一個例子是在美國約35州合法使用的大麻。根據英國生物資料庫數據顯示,大麻與心肌梗塞的增加相關。團隊使用人工智慧設計進行分子篩選,發現Genistein是一個能阻斷CB1受體的潛在候選藥物,可以減輕胃部發炎,且不會引起血腦屏障失敗或迷幻效果。目前正在長期使用醫藥大麻的胃發炎之愛滋病(AIDS)患者進行試驗。
還有一個例子是從FDA已批准的藥物中,透過藥物改良使用於可阻斷MD2TL分子靶點的心臟纖維化治療藥物,並已獲FDA批准進行臨床一期試驗。
吳慶明特別呼籲,要創建一個利用人類iPSCs、基因體定序,結合人工智慧的生物技術驗證平台,但團隊也發表了論文,強調許多藥物在代謝過程中都會發生變化,透過人工智慧進行開發的藥物,一定要進行驗證測試,因為人工智慧會產生“幻覺”。
台灣健保優勢 應爭取成為美國臨床試驗新選擇
吳慶明最後以台灣聞名的棒球運動比喻,好的投手需要兩到三種投球方式,不僅是一種,因此台灣需要第二個投球策略。他強調,台灣的優勢是國民健康保險系統,是許多國家的榜樣,以及擁有受過良好教育的人力資源,包括:精密製造業、半導體業、醫療、生物技術、醫藥行業等。
他因此建議,目前在美國和中國的緊張關係下,導致許多臨床實驗無法進行,台灣可以考慮仿效澳洲政府,爭取台灣成為美國臨床試驗另一個值得投入的地方。