本所發展方向與重點

為配合國家生物科技發展,達成尖端水準的基礎研究目標和學術創新,本所研究發展重點如下:

 一、生醫大數據與生物資訊:

隨著高速電腦、雲端系統以及人工智慧的興起,讓大數據分析與應用的發展愈來愈快。其中一個領域就是生醫資訊,生醫大數據藉由資訊技術的處理,可協助了解許多致病機制、用藥時機,甚至臨床上的診斷。因此可加速達成精準醫療的目標,例如:基因檢測系統:可檢測自身免疫性疾病、癌症、cancer sensitive、抑鬱症、代謝性疾病、神經退化性疾病等22種疾病。本所已架構完整可供生醫大數據與生物資訊研究之相關軟硬體設施及核心實驗室。其中重點研究計畫包括:

1.運用機器學習法預測上段輸尿管結石患者接受體外震波碎石治療後的結果。

2.應用機器學習方法預測多發性惡性腫瘤的風險因子。

3.研究小干擾片段對抑制基因表現之效能及其與人類疾病關聯之資料庫。

4.整合基因表達與 ChIP-seq 數據來探索藥物誘導的轉錄調控網路。

 二、基因體醫學:

基因體醫學是研究生物基因組成和如何利用基因序列來解決生物、醫學和工業領域的重大問題的一門學問。該學門提供基因組信息以及相關數據系統利用。近十年來,高通量的基因定序與電腦分析演算技術促成了多種生物的基因體解碼。生物基因體資料數量快速增加,已遠非人力所能處理,有效率的生物資訊建構與分析已成大數據實用化之關鍵。而目前本所積極進行重要生物之基因體定序計畫,亦產生大量之序列資訊並建立相關資料庫。其中重要微生物之序列解碼更是重點。微生物基因體學在近幾年蓬勃的發展。越來越多的微生物基因體被定序出來,使得人類科學能在醫療、農業、廢棄污染處理、新能源開發、工業製程、乃至於太空科技上有更多新的啓發與突破。雖然說在核酸定序的科技發展過程中,從細菌首次被完整定序開始,人類全基因體定序的完成曾是一個重要的里程碑,相信核酸定序的大未來,將會再次聚焦到微生物基因體的研究上。本所基因體組合、自動註解與分析等生物資訊技術專長的師資協助此方面之工作,已架構完整可供基因體學研究之相關軟硬體設施及核心實驗室,並與國內其他重要研究單位; 如中研院和國衛院有密切的合作關係,其中重點基因體解序的研究計畫包括:

1.致病菌的動基因體學和比較基因體學。

2.高通量定序在臨床微生物學的應用。

3.流行病的演化與疫苗的預測。

4.藥用植物基因體學與代謝體的應用。

 三、藥物設計與新藥開發:

生物分子結構解析後,如何由這些生物分子所扮演的生物功能,並據以設計相關專一性藥物,來治療疾病,為目前本所研究計劃中的焦點項目。分子結構模擬可大幅縮短實際實驗時間,降低研究成本,且再配合理論藥物設計研究,可迅速開發新藥,解決人類緊急問題;另外利用結構的觀點和蛋白質工程的技術來提升現有酵素的活性更能在工業和醫學上的應用有所貢獻。本所已建構完善之基因體與結構蛋白質體之相關軟硬體設施及核心實驗室,並陸續獲得科技部和教育部追求卓越大型計畫之補助與肯定,並延攬從事結構生物資訊及蛋白質工程學的師資,藉由蛋白質體學中心之成立。在研究上,利用生物物理的技術包含X-光繞射、核磁共振、螢光及超高速離心機等分析利器之利用,針對重要的蛋白質和酵素的機制和功能進行深入的研究和探討,發掘具有潛力的研究標的。其中重點研究計畫包括:

1.酵母菌染色質重塑複合體 RSC結構與功能的探討。

2.果蠅 JAK/STAT 訊息傳遞途徑。

3.工業用酵素的穩定度提升。

4.感冒病毒之核殼蛋白功能和結構探討。

5.抗癌藥物之研發與抗癌機制之探討。

6.脂肪酶∕酯酶之結構、功能與生物技術領域之探討。

 四、臨床精準醫學:

精準醫學基於病患間基因差異、社會環境和生活型態針對疾病制定不同的治療或預防措施。包含醫療決策、診斷治療及疾病預防等,根據疾病易感性、疾病生物學及基因資訊基礎及對不同治療策略的差異反應將病患分群,針對不同亞群給予合適的醫療處置,其目的在於提升治療有效性及降低醫療支出。精準醫療由診斷至醫療決策與分子生物檢測技術、大數據技術及基因體學等基礎生物醫學及生物資訊之應用相關。透過生物資料庫與基因特性、疾病診斷及治療、癒後追蹤等資訊分析,不僅可應用於癌症、遺傳疾病或罕見疾病治療,更可聚焦於慢性疾病治療及管理追蹤、疾病風險分析及疾病預防和健康管理。此學門整合臨床醫師師資,以臨床實務經驗協助本所生醫大數據與生物資訊、基因體醫學及新藥開發暨精準醫學組之研究及開發應用,落實轉譯醫學精神,達成精準醫學目標。其發展重點為

1.生物指標開發。

2.醫療資訊管理。

3.流行病學研究。

4.分子醫學研究。

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