「從一種藥人人吃,到人人吃適合自己的藥!」Taiwan Biobank 助攻臺灣精準醫療

本文經授權轉載自友站中研院 研之有物文/ 陳亭瑋 美術設計/林洵安  

Taiwan Biobank 的重要性

每個人長期的健康狀況,皆是遺傳基因加上生活型態與環境因子長期綜合下來的結果。「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan Biobank),期望透過結合生活習慣、環境因子、臨床醫學與生物標幟等資訊,建立屬於臺灣本土的人體資料庫,為國人量身打造「精準醫療」與「精準健康」的基礎。

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從精準醫療到精準健康

為什麼有些人年紀輕輕沒有三高也會中風,卻也有人菸酒熬夜樣樣來卻不曾罹癌?你身邊一定也有些怎麼吃也吃不胖的朋友,或是號稱喝水也會胖的夥伴。每個人長期的健康狀況,皆是遺傳基因加上生活型態與環境因子互相綜合的結果。

2012 年成立至今的「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan Biobank),宗旨即期望透過結合生活習慣、環境因子、臨床醫學與生物標幟等資訊,建立屬於臺灣本土的人體資料庫。

Biobank 的基本價值會出現在「精準醫療」,或者是「精準健康」。

「所謂精準醫療,是說你生病了以後幫你治好;精準健康進一步做到預防,讓人盡量不要生病。」Taiwan Biobank 主持人李德章說明。

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精準的關鍵:了解個別遺傳變異

精準醫療的重要面向:即透過對於基因、代謝的理解,個別化調整治療用藥。除了許多癌症的標靶藥物可經由基因型擇選治療方案,藥物在人體內的效應與代謝相關,受多基因調控影響,有極大的族群或是個體差異。

李德章舉出教科書的經典案例,白種人的血壓的常用有效藥物為 β 受體阻斷藥( ß-blockers)以及血管張力素轉換酶抑制劑(ACE inhibitors),而非洲裔卻需改採鈣離子通道抑制劑(calcium channel blockers)方可見效。2015 年發表的研究也指出,許多常用藥物實際只有少數比例的病患有反應,如精神用藥「千憂解」(Cymbalta、Duloxetine)僅有九分之一的患者可見效。

上一個世紀是一種藥所有人吃;因為精準醫療,二十一世紀的用藥就會變成每個人吃適合自己的藥物。

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除了影響用藥的效果,基因變異也與許多疾病的未來風險有很高的關聯。臺北榮民總醫院在 2020 年正式發表的研究,就發現了臺灣族群中特有的腦中風基因突變——在 NOTCH3 基因上的 R544C 突變,可能造成遺傳性的腦部小動脈血管病變,會增加 11 倍發生腦部小血管阻塞性中風的機會。由臺灣生物資料庫提供的背景資料,推估臺灣約近百分之一的人,即近 20 萬人帶有這個突變。

此外,臺灣 2010 年痛風的患病率為 6.24%,相對於世界平均 4%,是罹病率最高的國家之一。臺灣人痛風比例這麼高,究竟是受到哪些基因的影響?過去痛風遺傳研究主要以歐美族群為主,少見針對亞洲人的基因遺傳研究。近年來,研究人員終於可透過臺灣人體生物資料庫大量比對,破解與痛風相關的遺傳因素。

在人體生物資料庫中進行比對、確認族群的遺傳特徵,才能針對族群特性,對於生活方式提出調整建議,防範於未然,這就是「精準健康」的奧義。

老化臺灣,如何活得好?

特別是日趨人口老化的臺灣,精準健康的概念更形重要!衛生福利部 2018 年的統計,國人健康平均餘命達 72.3 歲,但不健康平均存活年數高達 8.4 年,許多人晚年長期慢性疾病纏身。如果未來能找到臺灣人癌症、阿茲海默症等慢性病的高風險族群,調整其生活型態,有助於延遲其發病時間、延緩病情進展。

有些疾病不太可能治癒,如阿茲海默症,可是如果這個病發生的時間能夠延遲個十年,對社會、對個人的影響就很巨大。

此外,如何調整生活型態,降低疾病的發生,也可以從人體資料庫找到答案。以運動改善肥胖來說,許多研究指出:基因遺傳與肥胖、代謝症候群有很強的關聯。那麼,藉由運動真的能夠協助控制體重嗎?

臺灣大學、國家衛生研究院及台北榮總研究團隊透過臺灣的數據指出,經由後天培養運動的習慣,可有效降低因為先天基因而造成的肥胖風險。研究甚至可更細緻回答到每個人最有效的運動種類,諸如慢跑、爬山、國標舞、健走及散步等等。

隨著臺灣人體資料庫逐步完善與逐年追蹤,更多有關臺灣國人健康的重要資訊可望逐漸挖掘出來。

我們的任務就是想辦法把它做出夠高品質的資料,讓大家很放心的去使用。

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打造最高品質生物資料庫

然而,這些夢幻研究均必須仰賴資料庫收集巨量、高品質的檢體。臺灣人體生物資料庫主要收集 20 歲以上具有臺灣國籍的自願參與者,總目標為 20 萬人,目前已經累積超過 14 萬人的資料,並完成 3 萬名第一次追蹤的資料。

收集到的檢體後續會經歷分裝、部分儲藏部分送檢、各種基本檢驗、送交抽取 DNA、進行基因定序等工作。目前已經完成了 2000 位全基因體定序資料,由此開發專為國人設計的全基因體定型晶片 TWB2,並完成超過 10 萬名全基因體定型。到目前為止資料庫的數據總資料量已高達 1.5 PB,檢體儲存數量也已經超過三百萬管。

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所有資料在進到資料庫之後就採去個資化管理,個資數位檔案以保密形式儲存於實體隔離機中。只有必要的時候才會在監督單位「倫理委員會」審核同意下,由第三方提供金鑰部分解密以取得必要資料,確保個資的隱密性。整體資料安全與隱私步驟,獲得德國評價協會 TUV NORD 個人隱私保護管理(ISO29100)與資訊安全管理系統驗證(ISO27001)兩項認證。

「這麼大量的收案量,最大的挑戰是什麼?」由於收案需要充分的說明、徵得受試者同意,挑戰在於「科普」,尤其是早期民間對於遺傳、基因的科學觀念不太普及,在收案階段說明就需要煞費苦心,還要使用臺語等民眾慣用的語言解說,對收案第一線人員就是個考驗。「早期到鄉鎮開說明會,一般民眾大多數不了解基因,不少人認為我們是詐騙集團哩!」但用心經營的成果,讓後續繼續響應追蹤的民眾日益增多。

這是政府提供出來的,應該算是系統基礎建設,建設好以後就要盡量讓大家來用。

這些年辛苦收案、累積資料,也開始反應在研究發表上。截至 2021 年統計,已經結案的釋出檢體總數接近 20 萬管,釋出的資料超過 1 億人次。國際成果發表也逐年增加,截至 2020 年底已累計達 203 篇,2020 年更是大爆發國際發表達到 86 篇之多。

因為數位資料的特性,就在於累積越大使用越多,則其分析的成本效益越大。李德章初估資料庫完成 2021 件全基因體定序的成本約為 1.2 億元,而今數位釋出全基因體定序的資料已高達 16 萬人次,如果全數由使用者自行分析完成,其成本將高達近 99 億元,成本效率實際相當驚人。

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臺灣生物資料庫 3.0,啟動!

生物資料庫現在的階段將從 Biobank 2.0 逐步轉為 3.0,重點在於怎麼讓資料庫永續,讓民眾感受到資料庫的貢獻。在達到品質與數據的累積之後,讓收集的資料可以作出回饋。因此接下來的重點目標,還包括跟國家高速網路與計算中心合作,讓研究人員可以在平台上便利進行分析的工作。現在臺灣生物資料庫網站已有提供一些公開資料,所有人都能夠進行查詢、了解國人的一些健康基本資訊統計,登入後更可獲得更多的資料。

達到質與量之後的 Biobank 3.0 ,重點是怎麼讓大家用、獲得回饋。

李德章表示,未來有機會,當然還希望可以在經費許可下,收集更多樣多元的資料。像是近期才加入採樣內容的糞便檢體、正在討論是不是可以加入穿戴裝備累積生活習慣的資料、有經費的話也希望能完成更多 DNA 甲基化的表觀遺傳學資訊,甚至於補充收羅新住民下一代的遺傳資料。

臺灣生物資料庫的這些累積,都將為臺灣精準醫療、精準健康的未來,奠定無以倫比的重要基石。


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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。本站盼以具體的研究案例、真實的研究員生活,帶您前往數理科學、生命科學、人文社會三大領域研究現場,揭開中央研究院神秘的面紗,看見研究員各種挫折與努力,了解研究成果如何應用生活中,繼而體會研究的價值與重要性。

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