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「第四屆亞洲微生物體趨勢論壇」

單細胞定序、體學分析 解開「微生物、腫瘤、免疫治療」三角習題

2020.01.05環球生技雜誌/記者 彭梓涵

單細胞定序、體學分析 解開「微生物、腫瘤、免疫治療」三角習題。(攝影/林嘉慶)

單細胞定序、體學分析 解開「微生物、腫瘤、免疫治療」三角習題。(攝影/林嘉慶)

昨(4)日,由圖爾思生技舉辦的第四屆亞洲微生物體趨勢論壇,第二日下午場以「微生物、腫瘤、免疫治療」三者關係為主軸,邀請高雄醫學大學附設醫院副院長王照元、圖爾思生技莊景凱博士、台灣大學教授阮雪芬、中山醫學大學副教授詹明修分享微生物最新研究與使用工具。

高雄醫學大學附設醫院副院長王照元。(攝影/林嘉慶)

高雄醫學大學附設醫院副院長王照元。(攝影/林嘉慶)

高雄醫學大學附設醫院副院長王照元以「開發腸道微生物相平台以引導大腸癌的篩檢及治療」為題分享,他表示目前已有許多研究證實微生物會影響腫瘤的發生,現在比較多論點證實微生物會透過細菌毒素或是影響免疫反應的方式促使腫瘤。

雖然造成大腸直腸癌的風險因素很多,為了了解微生物在大腸直腸癌形成的角色,王照元團隊從病人檢體收集時,也特別加入糞便潛血與核梭桿菌(fusobacterium nucleatum)兩項風險因子進行分析,發現能提高癌症的辨識率,另外他們也證實腸道黏膜樣本細菌發育多樣性高於糞便樣本,且菌群資訊更能反映宿主的系統,也進一步推論腸道黏膜上的菌與腸道功能和疾病有更高關聯性。

團隊經過長期的研究,收集許多高品質微生物序列及基因型等分型資料,也進一步利用大數據深度學習的方法,建立高準確度的預測模型,提供臨床基因體快速分析流程與網路分析平台,即時找出與大腸癌相關的微生物相,為後續治療提供策略。

 

圖爾思生技莊景凱博士。(攝影/林嘉慶)

圖爾思生技莊景凱博士。(攝影/林嘉慶)

圖爾思生技莊景凱博士,介紹單細胞定序在腫瘤學的應用,他表示現階段要了解腫瘤組織訊息最常用的是RNA定序(bulk RNA-seq),過去是用組織內整群細胞來進行分析,其得到是綜合的結果;但現在許多學者也開始帶到單細胞的層次,得到稀少的細胞到資訊,以更精確地知道腫瘤發展。

莊景凱也介紹一台近年來在單細胞RNA定序上最炙手可熱的平台,他說,10x Genomics Chromium平台在單細胞轉錄體定序的研究上,於短時間內已經快速累積超過300篇期刊發表。

此平台核心技術,是透過單一油滴內的Gel Bead會溶解釋放Barcode來標記單一細胞,其不只是提供單細胞RNA定序,更提供一個解決方案,10x Genomics Chromium平台能提供單細胞分離、包覆到後續檢測試劑,也可利用illumina系統進行定序,另外考慮使用者相關背景,另提供軟體供分析與數據呈現。

由於10x Genomics Chromium平台,單細胞轉錄體定序的強大功能,現在也被運用在免疫學、癌症醫學、幹細胞、神經學及罕見疾病方面的研究。

台灣大學教授阮雪芬(攝影/林嘉慶)

台灣大學教授阮雪芬(攝影/林嘉慶)

台灣大學教授阮雪芬是系統生物學(System biology)專家,她以系統生物學的方式分享微生物間的交集與腫瘤的關係研究,她表示,現階段在微生物分析上常用16S rRNA進行細菌系統發育和分類鑑定,但要決定種(Species)時其解析度沒有那麼佳,另外也無法跟生物學功能做連結。

阮雪芬團隊,在腫瘤NGS比對(mapping)時,也發現許多未知訊號,他們認為可能是細菌的序列,因此阮雪芬團隊設計了一種新穎的分析過程,他們使用TCGA mi-RNA定序的數據,比對與排除人類的基因組。

他們再透過sRNAanlyzer選20個nt序列,再與RefSeq和Human Microbiome Project兩個序列數據庫比對,分析與癌症相關的微生物組訊息。這套系統也解決16S rRNA的限制,目前阮雪芬團隊以實際應用在大腸直腸癌的微生物相研究,未來也將應用到不同類型的癌症。

中山醫學大學副教授詹明修。(攝影/林嘉慶)

中山醫學大學副教授詹明修。(攝影/林嘉慶)

中山醫學大學副教授詹明修,則以微生物與胰臟癌相關研究分享,他表示癌症發生需要許多機轉,越來越多研究發現微生物可以「誘導」或「促進」癌症的發展。

胰臟癌是一種難以發現的癌症,其五年生存率不到10%。從流行病學和微生物組分析顯示,胰臟癌的發生與牙周病有關,2016年成大也有做過相關的研究,另外健保資料庫中也找到胰臟癌與牙周病的關聯性,至於這些病原體如何引起胰臟癌,尚待闡明。

詹明修帶領團隊,利用胰臟癌KRASC12d小鼠模型研究胰臟癌與牙周病菌Porphyromunas gingivalis(P.g)關係,他們發現以樹蛙的雨蛙素 (caerulein)誘導急性胰臟發炎,若在牙齦塗上P.g菌會使癌化變明顯,但若在胰臟癌KRASC12d小鼠在牙齦塗上P.g菌會使胰臟癌癌化比caerulein誘導的更明顯。

詹明修也透過RNA定序和代謝組學分析,發現了細菌促進胰臟癌發展的幾種可能的致病機制。他也「以夷制夷」的方式利用兩種益生菌菌株聯合治療抑制胰臟癌小鼠。雖然還需要更多的臨床驗證和評估,但認為微生物與胰臟癌的進展之間應該存在重要的關聯。

不論人生看起來多麼困難,總有你可以做及取得成功的事《史蒂芬 霍金》。

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