有勁的基因資訊

林修平/有勁基因

家裡有毛小孩的爸媽們，你們是否曾為了選擇飼料，看著架上琳瑯滿目的商品傷透腦筋呢？生怕買到製程或衛生有問題的飼料，搞得毛孩們上吐下瀉；尤其毛孩若是天生體質過敏，毛爸毛媽們一定會更仔細審視飼料的成分來源，以免寶貝們吃了發癢東抓西撓，甚至嚴重過敏，弄到得去獸醫院報到。

作者：葉佳妤/有勁基因

目前用來評估中樞神經系統腫瘤的工具有腦脊髓液細胞學、核磁共振以及腦部活檢；但這些工具都各有其限制性，例如：腦脊髓液細胞學敏感性不足、核磁共振特異性不佳、以及腦部活檢具侵入性等等，因此需要發展出更好的方法去診斷評估患者中樞神經系統的腫瘤。各種嘗試中，有一項被認為甚具潛力的方法，就是以腦脊髓液(Cerebrospinal Fluid; CSF)中的循環腫瘤DNA(Circulating Tumor DNA; ctDNA)當作生物標記去評估中樞神經系統的腫瘤，這個方法簡稱為CSF-ctDNA分析法。不過，這方面的研究目前仍不多，美國德州Shah研究團隊今年發表的期刊論文¹是其中之一；該研究嘗試為中樞神經系統腫瘤的評估尋找更適切的辦法，包括：(1)萃取CSF-ctDNA的最適方法，以及(2)對「CSF-ctDNA內的變異與中樞神經系統腫瘤之間關聯性」進行分析的最佳方法。

作者：趙宇翔/有勁基因

台灣疫情在大家努力下雖然逐漸降溫，但秋冬流感好發季節將至，加上新冠病毒突變率高且有無症狀感染者存在，在疫苗覆蓋率仍未達預期的現在，如何提高檢測效率並降低醫療量能損耗，仍是一大考驗。

作者：林志鵬/有勁基因

場景：辦公室一隅

人物：部落格總編輯(以下簡稱「編」)、本文作者(以下簡稱「帥」)

作者：洪郁豪/有勁基因

    隨著次世代定序(NGS)技術的進步，近年來，基因定序的速度和輸出資料量大大提高。十年前的Genome Analyzer每次能產生的資料量最多只有1 Gb；如今，利用相同核心技術所建構的NovaSeq™6000，兩天內就能產出高達2 Tb的資料量。為了應付這麼大的資料產出量，就得將大量基因庫(library)放進每一輪的定序作業中同時讀取，這項技術稱為「多工處理(multiplexing)」。進入多工處理的所有基因庫在製備時，每條DNA片段上都會先被加入作為標籤(index)用的專一性基因序列，以便能在定序晶片內的單一通道(lane)中塞進大量的混合基因庫去同時進行定序。然而如此一來，經過多工處理後的基因庫定序資料也等於多了一層複雜性，所以在進入後端軟體分析之前，還得先通過一道「多工解訊(demultiplexing)」的步驟，將讀取到的資料先辨識並分門別類好才行。然而，Illumina次世代定序當初在開發基因庫多工處理技術時，曾遭遇標籤錯配(index misassignment)問題的嚴重挑戰；有鑑於此，便在官方白皮書上特別針對這個問題做了詳盡的介紹和因應說明。

作者：吳上豪/有勁生物科技

數月前筆者曾撰文介紹Illumina現行HiSeq 3000/4000/X Ten平台所使用的patterned flow cell（詳見有勁部落格文章：Illumina Patterned Flow Cell簡介），其藉由「固定孔洞」這個設計，讓基因文庫（gene library）能在flow cell上均勻且有效率地擴增，提高了定序資料量與儀器訊號判讀的能力。然而，由於筆者曾在HiSeq4000平台體驗過定序出現品質低落或資料量不足的經驗，所以在此想將使用patterned flow cell平台定序時所需注意的事項介紹給大家。

作者：洪郁豪/有勁生物科技

    Illumina公司靠著Reversible Terminator–Based Sequence by Synthesis (SBS)這個專利系統技術，每年推陳出新許多不同的次世代定序平台。這套原由劍橋大學科學家Shankar Balasubramanian博士與David Klenerman博士所研究開發的系統，在2006年推出第一代定序儀Solexa -Genome Analyzer後隔年便為Illumina收購。這套定序系統實際上囊括了許多特別的技術(詳見下方影片一的官方3D模擬影片)，而將其中各項技術成功組合起來，才是Illumina技術得以在定序市場佔有龍頭地位的主因¹。

作者：王育彬/有勁生物科技

由於次世代定序的協助，我們對人類基因體序列的掌握已有相當程度；要定出單一個體的基因體，在成本或技術上來說都不是難事，甚至連從基因體的比對參考來取得個體基因的異常資料、從基因重大缺陷來預測個體的疾病發生機率等，如今也都可算是垂手可得的知識與技術了。然而，單靠基因序列的分析卻仍難以得知某些疾病與基因的相關性，好比相同基因型卻出現不同表現型等諸如此類的情況；因此，後天環境影響基因表現的表觀遺傳學 (Epigenetic)便成了近年來熱門的研究主題之一。

作者：吳上豪/有勁生物科技

Flow cell是含有管道的一片玻璃，能提供空間給定序樣品在其中擴增產生叢集(cluster)，可說是Illumina定序的主要舞台；定序試劑在玻璃上的管道內流通，而定序便靠著偵測辨認各叢集所放出的螢光訊號來進行（請參考有勁部落格文章《次世代定序(Next Generation Sequencing, NGS)》）。Illumina於2014年推出patterned flow cell技術¹並將之應用在HiSeq X ten、HiSeq 3000、HiSeq 4000等較新的機型，降低了定序的成本。Patterned flow cell的特性，以及與舊式flow cell (non-patterned flow cell)之間究竟有何差異？本篇文章這就帶您了解。

作者：黃勤方/有勁生物科技

癌症免疫治療目的是透過疫苗去啟動癌症的免疫週期，希望藉由活化患者的T細胞去正確分辨腫瘤細胞與正常細胞，讓免疫系統只針對腫瘤細胞進行毒殺，能更有效專一地控制腫瘤的生長與惡化。腫瘤的發生與基因突變有關；引發與維持腫瘤生長存活的「大哥級」關鍵性突變─driver mutation（驅動突變），以及其他看似不太重要的「跟班級」突變─passenger mutation（附隨突變），不論是哪一種，都有可能改變蛋白質序列。從免疫的角度來看，也就是說，基因突變有可能讓腫瘤細胞表現出正常細胞所沒有的蛋白─新生抗原(neoantigen)，而該蛋白上決定抗原特異性的胜肽區域即為新生抗原決定位(neoepitope)。¹如何利用找出患者癌細胞的基因突變位點、以及具特異性的新生抗原決定位，來正確預測並選出合適的新生抗原標的，然後設計出個人化的癌症疫苗，是當今醫學界的新挑戰。

作者：陳崇斌/有勁生物科技

　　次世代定序技術推出至今不過短短10年左右光景，便已經被廣泛應用在各個領域。此外，其文庫製備(library construction)上的方法有很豐富的多樣性，從最基本的RNA-Seq、DNA-seq到複雜度高的EpiRADseq等，涵蓋了幾乎所有分子生物學領域，包括genomics、transcriptomics、epigenetics，這是其它分子生物學技術望塵莫及的。光是NGS的方法估計就超過400種¹，且種類還在持續增加中，只不過，目前還沒有一個系統化的命名法則。有勁生物科技成立至今已經邁入第八個年頭，幾乎每年都有客戶拿我們未曾聽聞過的NGS方法名稱提出諮詢，這對公司進行NGS服務項目產品分類時，也會帶來一定程度的窒礙。

作者：林佑軒/有勁生物科技

日常生活中，我們去金飾店購買以重量計價的金飾時，要如何確認同一金飾在不同店家其秤重結果會一樣？店家的電子秤通常都已經過砝碼校正確認，而這些砝碼本身也都校正過並確認對應符合國際度量衡局的標準重量，所以使用經砝碼校正後的電子秤，不論何處買的金飾，店家皆應能提供公正的重量及售價。在NGS應用領域中，是否也有類似砝碼那樣的校準物可參考呢?

作者：金漢強/有勁生物科技

從第一台商業應用的次世代定序儀器推出至今已有十餘年；此期間的次世代定序技術與應用持續蓬勃發展。而次世代定序應用服務，尤其是臨床上的，應該如何進行呢？最近一期《基因體與人類遺傳學年度回顧期刊Annual Review of Genomics and Human Genetics》¹提供我們如下的建議。

者：吳上豪/有勁生物科技

次世代定序問世已超過十年，許多不同定序原理的平台系統陸續推出。有勁生技提供Illumina與Ion Torrent系統的定序服務，相信許多人會有個疑問：不同平台系統是否會影響定序分析的結論呢？本文將引用2017年8月份發表在BMC Genomics的文獻，比較Illumina HiSeq 2500與Ion Torrent Proton的RNA定序能力與結果。

作者：林志鵬/ 有勁生物科技

在第三代定序的產品裡，最令人感興趣的莫過於Oxford Nanopore 的MinION系統 (小小兵？！)。在2012年的時候，Oxford Nanopore開始推出一系列的定序儀器，其中包含了掌上型的MinION系統，如下圖。

作者：林佑軒/有勁生物科技

隨著天氣漸涼，逐漸進入流感盛行的季節，流感為急性病毒性呼吸道疾病，雖免疫力正常的人大多可在醫師的治療下痊癒，但重症者可能造成肺炎而危害到性命，加上有容易傳染散播的特性，所以仍不可輕忽。105年度的公費流感疫苗已於10月1日可開始於各醫院診所或衛生局洽詢施打，今年度針對免費施打對象有放寬條件，可到衛服部網頁進行查詢¹。

流感病毒Influenza virus屬正黏液病毒科Orthomyxoviridae，其遺傳物質為單股負股RNA。在主要的分型上，分為A型、B型與C型流感。A型感染的對象為人或其他雞或鳥禽類，也是主要常見的感染種類，A型流感依據表面蛋白Hemagglutinin(HA)與Neuraminidase(NA)種類的不同，又可分subtypes為H1-H18及N1-11。B型感染的對象為人與海豹，較少單獨造成大規模的流感疫情，且與A型流感不同，B型流感並無HA與NA subtypes的分類。C型感染的對象為人與豬，相對於A型或B型流感更少見²。流感病毒難以防範的其中原因是病毒具有容易變異的特性，難以施打一種疫苗便能長期具有保護，變異的情況多為病毒表面的surface glycoprotein mutation或是不同strain間的基因相互重組(reassortment)，且其中A型流感能夠在人與雞鳥禽類共通傳染，又更增加其變異與傳染的能力³。

次世代序列定序 (NGS)已被廣泛應用於各種疾病的研究，藉由尋找疾病特有的變異特性了解生物機轉改變的原因，進而應用於精準的醫學檢測及個人化醫療的可能性 (以癌症為例，可參考Oncomine 精準醫學在癌症領域的應用)。 台灣團隊 [1]於2016年發表於Journal of Molecular Medicine探討卵巢內的異位性子宮內膜所造成的卵巢癌為例，研究該疾病在台灣患者DNA發生變異的情況及屬於該疾病之個體變異。

前情提要：
卵巢癌被稱為恐怖的隱形殺手，其主因是患者初期不會有明顯的症狀，被確診的時候往往已是晚期且癌細胞已發生轉移，導致致死率極高 (表1)。依照衛福部的統計，卵巢癌在台灣地區103年度之女性十大癌症死亡率排名中的第八名，雖然死亡率相較其他癌症低，但致死率卻是第一名。

目前世界廣泛應用的次世代定序（Next Generation Sequencing，NGS）技術，概括區分為利用光學方式（以Illumina儀器領先國際）或化學方式（以Ion Torrent 技術獨步全球）進行核酸（DNA / RNA）定序，解開生物體內的基因樣貌，隨著技術發展的精進，NGS儼然從學術層級的研究發表，往上提高到醫學的臨床檢驗，其中以非侵入性產前染色體檢測 (Non-Invasive Prenatal Testing，NIPT) 應用最廣泛，也造福許多家庭，生物醫學科技發展始終來自於人體健康需求，癌症也一直是醫學界想克服的問題，傳統的「癌症早期發現」雖患者本身無察覺，但體內卻已存在為數眾多的癌細胞了，因此如何比早期還要更早發現可能癌變的細胞？是現今科學家想突破的關鍵環節。

今年因負北極振盪的效應，強烈的北極寒風往南長驅直下，台灣也受到霸王寒流的影響，出現難得一見的雪花紛飛景象，全台灣各地忙於「賞雪」與「雪拚」。罕見低溫對人體健康危害也是不容小覷，尤其與心血管相關的健康關係甚密，例如：天寒血管收縮容易有血壓升高情形，進而誘發心臟相關的疾病（心絞痛、心肌梗塞等），特別是心血管疾病之高危險群（年邁長者及代謝症候群等…），對此氣溫驟降更要特別謹慎小心。

根據衛生福利部統計，在台灣雖然癌症仍然佔據十大死因第一名，但心臟疾病和腦血管疾病則是位居第二和第三名，在民國103年奪走19,400條寶貴性命，平均每27分鐘就有1人死於心血管相關疾病。放眼全球，世界衛生組織也指出，心血管疾病是全球死亡的頭號殺手，每年都造成全球約1710萬人死亡，佔全球總死亡人數31%。造成心臟病死亡的危險因子很多，包含三高（高血糖、高血壓、高血脂）、肥胖與吸菸等原因。除此之外，心血管疾病有部份也是遺傳的原因，尤其以冠狀動脈的心臟疾病，大都為家族性遺傳所造成。然而，心血管疾病（Cardiovascular disease，CVD）的成因複雜，就分子生物學的觀點切入，許多複雜因子交互作用影響著人體，包括：基因轉錄前去氧核醣核酸（DNA）之表觀遺傳現象、轉錄層次核醣核酸（RNA）的調控，乃至轉譯後蛋白質參與相關的生化代謝途徑等，這些都是可能引發心血管疾病的環節之一（Schnabel et al., 2012）。

科技始終來自於人性，基因探索解開生命謎題，隨著科技的發展，很多人性化的設計於是乎一一的成形，造就許多劃時代的發明，最顯著的例子就是智慧型科技產品，把電腦結合手機，改變世界流行。次世代定序（Next Generation Sequencing，NGS）隨著生技與資訊潮流的演進，更是將儀器整併，發展成實驗室的桌上型，Ion Torrent 研發『Ion S5』新一代的定序儀，以簡單操作為前提，讓生技耳目一新，本公司也接軌NGS最新訊息，2015年第4季也率先引進，兼顧定序品質與效率，目的為向上提升與更新，讓您獨步NGS的生技流行。

◎『Ion S5』提供五大定序特點，如下所敘：