作者:林志鵬/有勁生物科技

 

有勁生物科技股份有限公司 (Yourgene Bioscience),成立於2010年,是台灣一間同時擁有國際認證的基因體核心實驗室與專業生物資訊部門的生技公司。本公司擁有Illumina 及 Ion Torrent 兩大定序平台與相關定序設施,且基因體核心實驗室的定序技術更是獲得Illumina Certified Service Provider與Ion AmpliSeq™ Exome Certified Service之認證,更在2016年底以股權交換和現金,合計720萬英鎊(約合新台幣2.7億元)被英國上市公司Premaitha Health收購。此外,實驗室也獲得了ISO 17025 認證並參加CAP舉辦的能力試驗,擁有最可靠與最標準化之操作定序技術。

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除了提供兩大平台完整的NGS定序儀器之外,實驗室亦建制了Perkin elmer自動化NGS Library 製備系統- NGS Express JANUS® Automated Workstation,可自動化針對不同核酸樣品的文庫(Library)構築製備,並且可以根據不同需求進行客製化,一次可對24個樣品進行製備。依循實驗步驟,輸入程式指令,即可以完成實驗的流程。如下圖:

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在萃取核酸方面,我們利用MagCore 自動化核酸萃取儀器來將生物體相關組織或細胞(血液組織或口腔黏膜細胞等)內的核酸萃取出來,依據不同的樣品來源,配置不一樣的萃取試劑組合,進行核酸的分離,一次處理1-16個檢體。透過簡單的操作流程,快速進行樣品處理 (DNA純化最短僅需30 分鐘即可),並利用可拋棄式的耗材與 UV 照射以得到最少的交叉汙染。

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在生物資訊方面,除了經驗豐富的分析團隊,有勁也擁有強大的電腦運算資源來符合次世代定序大量的分析需求。

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有勁生物科技不管在實驗端或是分析端,均投入相當的資源以因應次世代定序的實驗分析需求,以下我們將分享過往有勁生物科技如何協助臨床疾病診斷的案例。

精準醫療是近年來的流行詞,其概念非常廣,從精準檢測、精準預防到精準治療,然而,精準治療或預精準預防,都必須建立在精準檢測的技術上,如果沒有一個精準的檢測結果,根本談不上後端的治療與預防,而定序技術可以說是精準醫療的根基;人類基因體解序加上次世代定序技術的精進,實現了精準基因檢測的概念,而次世代定序技術又分為兩個部分,實驗與生物資訊,而有勁生物科技不管在實驗端或是分析端,均投入相當的資源以因應次世代定序的實驗分析需求。

我們以下將分享有勁生物科技如何協助臨床醫師進行遺傳疾病的致病探討。首先為兩個外顯子定序的案例,這兩個案例皆是採用Ion TorrentTM Exome sequencing的技術。

一對近親通婚的夫婦,其女兒由於多發性骨頭畸型 (multiple bone deformity)而過世,經診斷有可能罹患Asphyxiating thoracic dystrophy、Thanatophoric dysplasia type 或是Short rib-polydactyly syndrome type I (Saldino-Noonan type),但是,一般的診斷方式是無法判斷到底是哪一種疾病,為了釐清原因,我們接收了委託,針對父母以及小孩進行外顯子定序,除了偵測個別成員之變異位點外,也透過多重過濾條件篩選,從龐大的變異資訊中,探測出最有可能影響基因功能之變異位點。經過我們的分析流程後,偵測到一個點突變,座落在WDR34基因上,這個點突變會造成胺基酸的改變,而WDR34基因恰與Asphyxiating Thoracic Dystophy 有關聯。

另一個家族則是也使用了 Ion TorrentTM Exome sequencing來針對母親以及兒子進行定序分析後,在媽媽及小孩上,有偵測到 2 筆變異與Wilson's disease有關,分別座落在ATP7B 基因與CFTR基因上,且在ClinVar資料庫分別紀錄為likely pathogenic與pathogenic變異

功能描述如下:

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除了以上兩個透過Ion TorrentTM Exome sequencing的家族案例之外,有勁生物科技也引進了Thermol Fisher的Oncomine Targeted NGS Assays產品。這是一個專門用於癌症研究以並且可以提供相關用藥資訊的檢測方式 (Oncomine Comprehensive Panel, OCP),此檢測方式已經在次世代定序平台Ion PGM上進行了驗證,相關內容已經發表在2015年4月《Neoplasia》期刊上。此檢測的設計是結合Oncomine 資料庫(https://www.oncomine.org/resource/login.html)以及COSMIC資料庫 (http://cancer.sanger.ac.uk/cosmic) 的內容,來尋找與癌症相關的基因變異,包含SNV, insertion, deletion, copy number alternation, fusion driver等,最後篩選出143種癌症相關基因,其中包括73種致癌基因(oncogene),49種拷貝數變化(Copy number alternation)基因,26種腫瘤抑制(tumor suppressor)基因以及22種基因融合驅動(fusion driver)基因,做為Oncomine Comprehensive Panel (OCP)的偵測目標。

這些目標位置是利用multiplexed PCR (Ion AmpliSeq) 進行增幅,再搭配ion PGM進行NGS定序,便進行後續分析。這樣的檢測方法起始樣品量僅需20 ng的DNA和15 ng的RNA。如下圖:8.png

       

OCP除了與常規的分子診斷檢測高度一致之外,還能針對這些變異提供目前已知的藥物治療方式,這些藥物可區分為FDA approved、NCCN guildline、Clinical trials,如下圖。我們可以發現在不同的癌症下,可用的藥物數量也會有相當大的差異。 (註:目前OCP的資料庫每一季就會進行一次更新,裡面用藥資訊也把EMA-approved以及ESMO guildline給納入,假如為Clinical trial的藥物,也會提供正在進行藥物臨床試驗的機構的地址及聯絡方式)

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在這四個分類裡我們可以看到其中一個是NCCN Other,這代表此藥物雖然可以針對此基因的變異進行治療,但在NCCN的建議裡是用在別種類型的癌症。這帶給我們一個新的資訊,去打破過往依據腫瘤類型來進行治療的界線,轉變成根據「基因變異」的類型來進行「精準醫療」。因此OCP已經成為一個在推動「精準醫療」上相當具有潛力的檢測方式,美國癌症研究中心(National Cancer Institute, NCI)將會使用OCP去進行Match Trial,將對3000個腫瘤樣品進檢測。

從以上的內容我們可以得知,不管在尋找家族遺傳性疾病或是進行癌症藥物指引,次世代定序以及分析方法均扮演非常重要的角色;精準醫療的範圍與應用並不僅僅如此,還有許多等待我們去發掘研究,尤其是在慢性病的精準治療與預防上,更有許多問題有待突破,然而,這需要透過大量的基因體資料與疾病資料的收集分析,而台灣人體資料庫的建構,將會台灣帶入另一項精準醫療的境界,有勁生物科技也協助台灣人體資料庫定序與分析(實驗資訊:https://www.twbiobank.org.tw/new_web/about-export.php, 分析資料網頁查詢:https://taiwanview.twbiobank.org.tw/index ),希望可以在推動台灣在邁向精準醫療的路上能夠略盡棉薄之力。

 

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