新興生物技術於疾病檢測與治療之應用案例
陳煒堯、孫宇均、洪立萍/ 發布日期：2019/09/19/ 瀏覽次數：338
隨著次世代定序技術的發展與價格的大眾化，個人化精準醫療已然成為趨勢。根據生物中心法則，生物體的生長代謝是由DNA（基因的編碼）轉錄成RNA（與基因表現量有關），再由RNA轉譯成蛋白質，蛋白質編碼的解碼能夠得知最後產生的蛋白種類、作用方式與數量。DNA、RNA與蛋白質是不同階段表現生成的產物，皆能夠用於疾病檢測、治療、監測的標的。以下將以三個創新案例簡介相關技術之應用：
一、新生抗原免疫療法
新生抗原免疫療法主要是利用次世代定序癌細胞上的蛋白質新生抗原(Neoantigens，亦即在癌細胞表面分子上特異性抗原) 作為免疫療法的標的，透過對個體免疫系統進行編程，以標靶檢測新抗原的疫苗去辨識獨特的新生抗原。該技術的困難之處在於，只有少數真正與腫瘤特異性相關的新生抗原存在於腫瘤細胞表面。
美國Gritstone Oncology公司開發了人工智慧平台EDGE™以辨識腫瘤特異性新抗原，誘導其免疫系統破壞腫瘤細胞，以達到最佳治療效果。該平台提供兩種應用：(一)GRANITE001是一種個人化新生抗原免疫療法，其適用範圍包括非小細胞肺癌、胃食管癌，和膀胱癌等，預估約70-80％的癌症患者適用此療法。(二)SLATE001則是利用癌症患者群共有的一組固定新抗原之療法，其適用範圍包括轉移性非小細胞肺癌、大腸直腸癌、胰腺癌，以及其他突變陽性腫瘤疾病，估計約有10-15％的癌症患者適用此應用。目前以上兩個應用皆處於與檢查點抑製劑(Checkpoint Inhibitors)結合的第一至二期臨床試驗階段。
二、非侵入性腫瘤監測與追蹤系統
人類的血清、血漿、尿液等當中存在著所謂的無細胞DNA (cell-free DNA；亦即在細胞外呈現游離狀態且無細胞保護的DNA)，其中，脫離腫瘤組織而進入血液循環之腫瘤細胞，其所釋放之循環腫瘤細胞DNA(Circulating Tumor DNA，ctDNA)是腫瘤的強大生物標誌物，它忠實地代表了腫瘤中存在的遺傳缺陷。
美國SAGA Diagnostics公司推出一高敏感度、非侵入性腫瘤監測與追蹤系統KROMA™，其能精準區分來自腫瘤的ctDNA與由正常細胞釋放的DNA。該系統也同時具備能夠精準定量缺陷基因表現的技術，且其所需要的樣本量僅為其他檢測系統所需之1-10 %。此外，KROMA™的ctDNA分析亦可用於檢測經由藥物所造成的基因突變以及抗性突變。與傳統的血液生物標誌物相比，ctDNA檢測能夠於更早期即發現病徵，且對於治療反應與結果的後續追蹤也更加敏感與精準。
三、第三代傳訊RNA (messager RNA)重新編程
將體細胞重編程成為誘導型幹細胞(iPSC)的方式主要為透過仙台病毒(Sendai)或質體DNA (Plasmid DNA)進行轉染(Transfection)而得，然而在確認病毒殘留及DNA是否干擾細胞本體之基因完整性的過程中，常面臨無法正確判讀的狀況。目前許多治療方法的研發皆希望能借由不影響細胞染色體安定性的手段，如mRNA轉染，達到優化重新編輯體細胞成為iPSC的目的。
美國Cellular Reprogramming開發出第三代mRNA 重新編程技術，其mRNA轉染不會改變細胞染色體，且蛋白質表現(Expression)迅速，可大幅降低基因突變風險。該技術使用一次性轉染，減少人為操作步驟，具備量產與製作成本上的優勢。透過mRNA轉染技術，可以將人體纖維母細胞(Human Fibroblast)轉化為iPSC之流程標準化，並可應用於研究、診斷，以及治療等方面，未來亦也擴展至疾病模式模擬與藥物研發等，以達到個人醫療與精準醫療之目的。
延伸閱讀
資料來源
- Frost & Sullivan