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【高速運算應用-學研之星】國網中心HPC建構研究堅實地基 中研院抗癌技術獲全球醫學重視

中研院化學研究所所長陳玉如(前排左2)與團隊夥伴

癌症長年威脅人類生命,其治療與預防成為全球醫學領域的重點,由中研院化學研究所陳玉如所長所帶領的台灣癌症登月計劃團隊,專注於肺癌與乳癌的治療和預防,希望透過次世代定序(Next Generation Sequencing;NGS)和蛋白質體質譜所產出的巨量數據,結合病人臨床與資料科學的演算法,探討癌症發生的機轉,藉此開發癌症藥物標的與檢測標記以及未來癌症預防的策略,由於深度蛋白基因體的數據量龐大,一般運算系統無力負荷,國網中心的TWCC高速運算平台填補此一缺口,讓計畫順利推動。

陳玉如所長進一步介紹該團隊的研究計畫。她指出此計畫針對國人好發癌症(如肺癌、乳癌),鎖定早發性罹癌、早期復發及抗藥性之臨床未滿足需求,4年分析共600名癌症病人的組織之基因體變異及其轉譯異常之蛋白體及訊息傳遞磷酸化變異,並整合臨床資料,以建置台灣第一個「癌症多體學巨量大數據庫」,進而從生物資訊探勘系統勾勒出開發不同腫瘤亞型及新治療標靶之藍圖。

由於病人檢體個體差異性極大,且於檢體離體後保存條件更是關鍵,大量分析病人檢體的高品質蛋白基因體數據也是分析挑戰,因此該團隊建立臨床檢體高品質控管允收標準流程、國際標準化之高效能蛋白基因體技術平台、蛋白體定量自動化分析軟體、結合臨床收案資料及蛋白基因體大數據之管理系統等多項技術平台,克服其分析困難度,將來可廣泛應用於其他臨床醫學研究中。

利用團隊所建立的突破性技術已建立數百例病人大數據,並完成120名肺腺癌病人之整合性蛋白基因體分析,為第一個百位東亞肺癌病人之深度蛋白基因體暨磷酸化蛋白體的大數據,這些發現解析了非吸菸肺癌的成因及進展。陳玉如所長表示,此分析主要有四大項突破:首先是發現台灣族群的肺癌病人基因體,具性別與年齡獨特體細胞突變。其次是發現台灣年輕肺癌女性病人具有特徵突變好發率;並鑑定內源性與環境致癌物誘導基因突變印記和其潛在致癌因子與機轉。第三是鑑定早期病人具有晚期病徵之新亞型,且發現不同EGFR亞型病人在早期即具有差異性。第四,蛋白體分群亞型揭露早期肺腺癌腫瘤進展的候選標記與用藥指標。

此成果已發表於頂尖期刊Cell,並獲選為封面故事(論文全文連結),其成果及研究模式也吸引海內外癌症醫學研究團隊討論合作,並受邀於國際重要的研討會擔任當大會主講人,能提升台灣的國際能見度。此外,該團隊也積極鏈結產業,目前有數項已簽訂或規劃產學合作或技轉。

對此計畫的豐碩成果,團隊主導大數據整合的陳璿宇副研究員指出TWCC臺灣AI雲扮演了關鍵助力。他指出計畫建立深度的各種多體學數據,其數量非常龐大,一般研究團隊難以承擔其儲存與運算資源負荷,TWCC平台與儲存設備,讓團隊能即時運算這些巨量數據,在競爭激烈的蛋白基因領域,大力提升團隊競爭力及台灣能見度。

陳玉如所長進一步表示,巨量數據的收集、計算與應用是目前全球科學研究與商業應用的趨勢,因應數位數據的時代,國家需要大力支持國網中心建構運算平台與擴增儲存設備,國內產官學研等單位才有機會在競爭激烈的國際舞台脫穎而出,甚而保持領先地位。因此除了起始建置經費外,她也期望國家能持續給予國網中心穩定的策略發展與營運經費,讓國網中心可以持續成為台灣產學研究的穩固地基。

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