11月11日，由國衛院「亞太生醫矽谷精準醫療旗艦計畫」衍生的基因定序公司台基盟生技，首次舉辦用戶高峰會，聚焦基因體定序與大數據分析的精準醫學應用，多位學術界、醫界、產業界專家，分享基因定序的最新趨勢和臨床成果。

撰文、攝影/巫芝岳、彭梓涵

隨著基因定序成本降低，其相關應用也越來越廣泛，台基盟生技在11月11日舉辦的用戶高峰會中，邀請國衛院分子與基因醫學研究所特聘研究員蔡世峯，以及包括北榮、林口長庚醫院多位醫師、羅氏診斷(Roche Diagnostics)、因美納(Illumina)、APAC PacBio、微菌方舟、台灣智慧雲端服務等公司，共探基因定序相關應用。

會中多位講者皆強調「全基因體定序(WGS)不僅是為了罕見疾病而做，更是精準醫療的基石」。

蔡世峯更提出，期望臺灣能在2030年達成WGS納入健保的目標。

台基盟營運長雷志賢致詞表示，人類基因體定序在2000年時，成本費用需要一億美元，當時很多研究與定序應用無法以「個人研究計畫」來執行，但隨著定序技術的進步，現在做全基因體定序和全外顯子定序(WES)已變成常態。

不過他也強調，即便定序成本已下降，但要添購和長期維護高階的定序儀器，仍非所有實驗室都能負擔。台基盟成立以來，便以基因體定序和數據驅動為核心，並以三大基因定序平台，提供各種負擔得起的基因體定序與服務。

目前，其實驗室也取得TAF、CAP、EMQN認證，期待未來能成為臺灣基因體與疾病研究的後盾。

雷志賢致詞表示，隨著定序技術的進步，現在做全基因體定序和全外顯子定序(WES)已變成常態。(攝影/巫芝岳)

學研、臨床成果

蔡世峯»    目標2025年完成5萬人WGS  盼2030年WGS納健保

蔡世峯表示，國衛院從2017~2020年執行「亞太生醫矽谷精準醫療旗艦計畫」，最早期專注於罕見疾病，隨後持續將基因體研究推進到癌症、慢性病等重大疾病，以及預防醫學。

他也透露，國衛院將在今年12月提出第二期的旗艦計畫(Flagship 2.0)。

目前，國衛院除了已進行超過700個罕病家庭的基因體研究外，針對肝癌、慢性腎臟病等，也有WGS研究成果出爐。

蔡世峯分享，今年美國人類遺傳學年會(ASHG75)中，特別強調「不同族裔背景的基因與疾病」研究，尤其亞洲人過去在該領域的研究相對歐美少，因此，他相當期待臺灣能產出更多代表華人的基因研究。

他期望，臺灣到2025年能完成五萬名WGS研究，甚至在全球趨勢下，2030年希望WGS能納入健保給付。

蔡世峯也表示，台基盟除了提供基因定序服務，更期望透過與學術界、產業界合作，助力更多對全球有影響力的基因體研究。

蔡世峯並提出台基盟未來的「3A」策略——讓定序服務付得起(Affordable)、做得到(Available)，且能被放心使用(Accountable)，希望台基盟不僅服務病人，也能成為未來產業發展的重要基礎。

牛道明»    導入WGS/WES分析系統  不只判讀罕病、更做精準醫療

臺北榮總兒童醫學部牛道明部主任分享全基因體定序與臨床應用，他表示次世代基因定序技術的進步，加上Illumina拋出定序只需要200美元的震撼訊息，顯示基因定序成為常態的日子不遠，只是，目前如何快速分析巨量數據並做出臨床判讀，仍有很大的挑戰。

他也帶領北榮團隊與生物資訊公司道品(Daopin)合作，結合基因分析技術、雲端運算、大數據和AI技術，共同開發出即時WGS和WES分析系統。

該系統可提供七種分析功能，包括：遺傳疾病診斷、藥物代謝、主動篩查、體質、帶因者、HLA類型等，使用者只需要10秒即可得到各種訊息。

他也進一步分享，其團隊利用該系統為許多罕病患者，找到關鍵致病基因，協助判斷可能的疾病案例。他強調，全基因體定序不只是為了診斷分析罕病，更是預防醫學、精準醫療的基石，待未來定序更普及化，大家就可以更容易挑選出可促進健康與預防疾病的模式。

陳燕彰»    NGS檢測遲緩兒 遺傳原因檢出率高2~3倍！

臺北榮總遺傳諮詢中心主任陳燕彰，則分享「WGS於發展遲緩兒童的運用」進展。他表示，兒童發展遲緩的原因相當多樣，但在基因缺陷上的原因，多數尚無法得知。即便目前建議使用染色體晶片分析(Array CGH)檢驗染色體異常，能得知原因的遲緩兒仍僅有20%；但近年發現，以NGS檢驗檢出率可提升至50~60%。

陳燕彰表示，以染色體晶片檢測染色體異常，可測得大於Kb層級變異，以NGS檢測插入/缺失(InDel)突變，可測到小至100bp的變異，而兩者間差距，可以NGS針對基因拷貝數變異(CNV)檢測來彌補。

國外研究也發現，相比於傳統先進行染色體晶片、無效再進行定序等一步步檢測的方式，直接進行基因定序的診斷率可微幅提升，且所花費成本較低。而對即便進行了NGS，仍有4~5成病因無法得知的患者，或許第三代長讀長的定序(Long Read Sequencing)技術可望解決此問題。

陳燕彰總結，在兒科的遺傳疾病上，目前「以表現型為優先」(Phenotype-First)的診斷方式，可能逐漸轉移到「以基因型為優先」(Genotype-First)的方式，對醫師而言，也能更專注於找尋更好的療法。

吳國瑞»    基因定序解謎腫瘤缺氧轉移機制 揭未知lncRNA

林口長庚特聘講座教授吳國瑞，分享了其團隊如何運用基因定序工具，探究腫瘤在缺氧環境中轉移的機制，並找出缺氧誘導因子-1α (HIF-1α)下游生化途徑等，多項過去未知的作用機制。

吳國瑞團隊針對「DNA 6mA甲基化」(DNA N6-methyladenine)這項近年才被發現的甲基化標記進行研究。透過生化實驗，他們發現缺氧環境中，6mA甲基化的催化與HIF-1alpha、METTL4等分子相關，且在上泌尿道上皮癌的腫瘤樣本中也發現，6mA甲基化增多與較差預後有關。

他們進一步運用RNA定序研究，開發出經由抗體純化的步驟，以更準確分析相關基因表現的定序實驗方式「6mA ChIP-exo-seq」，並發現與血管新生(Angiogenesis)、幹性(Stemness)、腫瘤轉移相關的基因也有表現。

運用定序技術，他們找出會促進基因表現的長鏈非編碼核糖核酸(lncRNA)，及發現「ZMIZ-1」為HIF-1α過去未知的輔助活化因子(Co-Activator)。

洪舜郁»    開發個人化新抗原T細胞療法  彌補免疫療法缺口

林口長庚紀念醫院癌症疫苗暨免疫細胞治療核心實驗室洪舜郁教授，分享利用個人化的新抗原(Neoantigen)做成T細胞療法，用來治療實體腫瘤。

她表示，當今的免疫療法如PD-1、CTLA-4等，在治療特定的血液腫瘤上具有很好成效，但因為免疫調節藥物屬於非特異性的活化免疫系統，活化的T細胞不只會攻擊腫瘤細胞，也會攻擊正常細胞，使得部分病人產生嚴重副作用。

她與團隊針對此問題，以只在腫瘤上表現的新抗原進行研究，開發出新抗原擴增自體免疫細胞治療技術，患者透過組織切片，再以NGS找出患者個別的腫瘤基因突變，設計出個人化的T細胞療法。

目前，在小型的臨床試驗中也發現，以新抗原為基礎的個人化T細胞療法具有安全與耐受性，此外，腫瘤突變負荷量(TMB)低的轉移性實體瘤患者，也觀察出良好的臨床效果。

基因定序相關應用

羅氏診斷»    最新WES定序 解鎖更多未知基因體區域

羅氏診斷亞太業務經理Patrick Danoy，分享羅氏目前最新全外顯子定序(WES)的KAPA HyperExome V2解決系統。他指出，新版的V2系統，除了簡化樣本操作的工作流程，也導入新的T2T(端粒到端粒)的基因體參數，解鎖過去較無法判讀的未知基因體區域，例如：ASS1、AJM1、CDKN1C、SELENIN等。

與其他WES供應商的基因體資料庫設計相比，羅氏的KAPA HyperExome V2定序資料庫覆蓋率可高出17%，即使是在GC含量極高的區域，也能提高定序的覆蓋範圍。

Patrick Danoy也提到，全球正在面臨缺工時代，並掀起自動化浪潮，羅氏聽到研究者的心聲，KAPA HyperExome V2目前可搭配具有全自動化功能的Avenio Edge系統，讓執行者可以高效能方式進行無人值守的WES定序工作流程。

Illumina »    NovaSeq X系列定序儀  創新化學系統降成本、長/短讀長通吃！

Illumina台灣生物科技技術支援專家朱昭羿，詳細介紹了Illumina最新的NovaSeq X系列機台。NovaSeq X目前可提供1.5B、10B、25B不同通量的定序系統，和前一代NovaSeq 6000相比，同樣通量下定序的速度可快一倍之多。

朱昭羿表示，NovaSeq X最關鍵的技術為XLEAP-SBS™化學系統，透過改進化學過程、使用新的聚合酶，可有效提升鹼基合成的速度和穩定度。此外，定序儀中用於擴增樣品、產生細胞叢集(Cluster)的「Flow Cell」平台上，NovaSeq X也提高了其密度，透過增加試劑(Reagent)在其中的使用效率來降低成本。

此外，Illumina在NovaSeq X中內建了其DRAGEN分析平台，可以減少定序結果在不同機台間轉換的傳輸時間、增加機台週轉率。NovaSeq X也可透過「Illumina Complete Long Read Prep」技術，能同時讀取長讀長和短讀長基因。

PacBio »    突破傳統NGS限制！    HiFi長讀取、探罕病基因「暗處」

APAC PacBio行銷總監錢祖衛，分享了PacBio核心的HiFi定序技術。他表示，HiFi不同於過去NGS技術，除了能讀取平均10~25 kbp的長讀長基因片段外，對於如甲基化等過去需經其他化學處理才能讀取的基因修飾，HiFi也能直接讀取到。

錢祖衛說明了多項HiFi的突破處像是過去短讀長的NGS技術，經多年演進才能讀取到單一核苷酸多態性(SNPs)，但HiFi除了SNPs，也能進行多項NGS無法辨識的基因變異或修飾，例如：結構變異(Structure Variation)、甲基化、區段性複製(Segmental Duplications)、基因暗處(Dark Regions)、重複基因(Tandem Repeat)、定相(Phasing)/單倍型(Haplotype)等。

他也表示，對於不同類型的基因變異，PacBio也提供多種分析工具，近期進一步將其整合為一組工具包，於雲端上提供使用。今年11月1日，PacBio也宣布和Geneyx及Golden Helixe兩家定序資料三級分析公司合作，提供更佳的定序服務。

台智雲 »    AI超算平台 加速生醫產業創新

華碩雲端、台智雲吳漢章總經理表示，華碩很早就投入生醫領域，2016年更是擴大資源投入，目前，華碩雲端在生醫領域已發展出三大塊，包括：AI智慧醫材、AI軟體平台、AI算力。

他介紹在AI智慧醫材上，華碩雲端已開發出首款整合醫療級ECG與PPG的智慧健康手錶，也開發出手持式超音波解決方案；在AI軟體平台方面，已將許多軟體服務提供給國內醫療院所與研究單位使用，如：臺大、長庚醫院、中研院等，該軟體平台的服務，除了協助整合醫院多年累積的GPU，還將不同功能的軟體進行整合。

他表示，從醫療數據分析、語音辨識到現在火紅的生成式AI，都非常仰賴AI算力，華碩雲端在此部分，也由2021年成立的台智雲，標下國科會2017年建立的超級電腦台灣杉二號之商業營運，為AI新創和轉型AI 2.0的夥伴，提供企業級自動生成式AI解決方案。

微菌方舟»    實驗設計、了解定序儀器特性提升研究成功率

微菌方舟生物科技總經理曾景鴻表示，微生物體的研究橫跨許多領域，可從飲食、腸道微生物體學、微生物代謝體學、再到疾病，若要從飲食源頭研究跨到疾病結果，不只需要許多經費，也不容易，因此，如何提高研究成功率，好的實驗設計很重要。

他分享NGS在微生物體研究的經驗，建議擴增子定序(Amplicon Sequencing)比較適合用來做前導研究(Pilot Study)，散彈槍定序(Shotgun Sequencing)則因為需要時間長、成本也較高，因此，可藉由抽樣方式，進一步為代表性的檢體做評估。

曾景鴻也分享微生物體實驗比較容易成功的實驗設計，例如：交叉設計(Crossover Design)是利用排除不適合的設計方式來提升成功率，但他也點出最容易失誤的實驗設計，例如：沒有控制組的單臂(Single Arm)研究。

隨著基因定序成本下降，商業化的定序儀技術不斷推陳出新，相關應用也越來越廣泛。(圖/freepik)

>>本文刊登於《環球生技月刊》Vol. 111