2023 IEKTopics|開發全方位精準健康方案

隨著人們生活水準提高,民眾愈來愈重視自身健康,加上人口高齡化、醫療支出逐年攀升等社會現象,驅動精準健康產品與服務需求日益增加。

科技發展日新月異,隨著基因定序技術快速進展,人類DNA密碼逐漸解開,並以此為基礎,進一步針對個人基因型、基因表現、環境、生活型態與疾病分子基礎等差異,提供個人化的精準健康評估與管理方案

 

精準醫學有助實現全人健康

除此之外,科技對人體健康的守護範圍也逐漸擴大,除了罹病者之外,也擴及至健康者,這使得精準檢測、預防與診斷,皆成為發展精準健康的重要環節

譬如透過早覺疾病風險檢測,及早發現健康變化,加強自身狀態覺察,同時運用生理監測數據,擬定客製化健康管理,以預防疾病發生。另一方面,精準診斷可做為疾病篩檢與輔助辨識工具,提供擬定後續治療決策與復發追蹤監測。藉由疾病前、中、後不同時期的參與和導入,促進個人健康進化。

此外,智慧城市概念興起,各國加速推動遠距醫療與醫療物聯網(IoT),促進全民健康,提升國家經濟動能。因此,在個人化服務與居家健康商業模式的趨勢發展下,可預見基因檢測與穿戴式監測等健康進化的產品,將逐漸走進民眾生活,持續擴散、普及。

 

開發更精準的多重基因檢測

2012年於工研院創新育成中心成立的「奎克生技」,便是基於精準醫療的臨床需求,整合生物科技與光電半導體技術,聚焦並開發出快速準確、可同時偵測多個基因標記的分子檢測系統。

此系統是以高靈敏度的多重基因檢測,提供個人化的健康進化方案,改善傳統治療一體適用的缺點,考慮每個個體基因特徵上的差異,給予不同的醫療應對措施,降低昂貴的檢測程序與整體醫療支出

有別於傳統次世代定序操作繁複,奎克生技所開發的miRNA(microRNA微核糖核酸)可一次檢驗上百個生物標記,操作簡易、多面向分析,還能夠考慮個體基因的特徵差異,提供個人化的健康進化方案。

多基因定量檢測平台目前已應用於肺癌、乳癌、糖尿病、甲狀腺結節、免疫療法反應預測和生殖醫學的精準醫療檢測上,僅需少量檢體,即可快速獲得檢測結果,做為輔助性診斷與用藥指引。

PanelChip®多基因檢測分析晶片

 

整合技術、建構平台與開發商品

奎克生技擁有獨特的miRNA偵測技術,而miRNA則具基因調節功能,已知其表現量變化與癌症、心血管疾病和糖尿病密切相關,運用miRNA做為分子檢測標記,可更快速精準地提供體內訊息。

而在檢測系統方面,開發專屬晶片(上圖)結合半導體與微流道設計,可於上千個奈米尺寸的反應孔中,與不同的miRNA生物標記探針進行單一基因的訊號擴增與偵測,反應孔間彼此不互相干擾,提高正確性與靈敏性,達成一次上機於2小時內完成100個基因表現的資訊分析。

為持續深化檢測能力與擴大應用範圍,奎克生技針對與疾病診療和生理相關的基因表現進行大數據分析,建立miRNA生物標記資料庫(miDatabase)平台,以開發新的miRNA檢測標的。

奎克生技投入創新分子檢測技術開發超過10年,多項產品已於2019年陸續進入市場銷售,目前擁有約50件國際專利,為臺灣唯一開發miRNA臨床檢測產品與系統的業者。

為推廣創新檢測技術與平台,同時落實技術商品化,2017年起奎克生技陸續與敏盛醫院、行動基因生技與安智生醫等廠商合作開發miRNA癌症篩檢產品;2021年,跨足商機可觀的生殖檢測市場,與訊聯基因數位(原創源生技)合作,推出全球首個miRNA子宮內膜容受性檢測產品,由奎克生技設計研發、訊聯基因數位進行商品化與銷售,以提升人工受孕成功率。

 

跨領域技術整合,推動精準健康

綜觀精準健康發展趨勢,工研院具備跨領域的各項專業技術,包含光電感測技術、資訊演算分析、多元檢測方案與多體學綜合評估,在整合這些技術後,可於軟硬體方面提升系統效率與運算正確性,提供適人適時的健康解方

為了建構國產自主基因相關檢測產品與機台,工研院早年即投入相關技術的研發,應用當時先進的微陣列基因晶片、生物標記探勘與光電半導體等技術,成功孕育出奎克生技、體學生技等新創公司,並衍生開發創新性的miRNA多重基因檢測與結合光電半導體技術的高效能單分子定序機台。

近年來為加速精準醫療的實現,工研院投入相關軟硬體的技術研發。生物晶片方面,開發微流道整合磁性液滴操控的快速定點檢測系統,可於30分鐘內全自動完成生物標記檢測;製程方面,應用微機電製程與封測技術,試製整合CMOS電路與感測元件的檢測晶片,進而縮短產品上市時間;數據分析方面,利用生物資訊系統、機器學習與資料探勘,找出疾病關聯性與最佳治療路徑,再透過技術加成,可望大幅減少新藥開發時程

展望未來,臺灣具備優異的醫療水準與健保數據資源,相信在工研院與生醫光電產業攜手合作下,將能促進在地醫療科技產業升級,推動人類邁向健康進化。

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