香港大學研VIA生物信息技術 分析細胞演化助精準對症
2022-02-09
^謝堅文（右）的研究實驗室研發高速光學顯微鏡，可每秒捕捉七萬個細胞影像，配合 VIA 系統仔細分析細胞演化過程。旁為生物醫學學院副教授何永基。
人體結構複雜，縱使醫學昌明，仍有不少謎團待解，致部分疾病未能對症下藥。香港大學生物醫學工程團隊，開發名為 VIA 的生物信息分析技術，有助更快、更精準地分析細胞信息和演化軌，讓科學家和醫療人員深入了解疾病形成過程，改進治療方案。目前已有內地和海外團隊通過VIA，研究新冠病毒和疫苗的免疫反應，省卻重複抽血檢查等程序。
人體由各種細胞形成，從胚胎時期一直演化而形成各種形態，細胞蘊含大量生物信息，包括細胞的蛋白質成分、基因圖譜和形態特徵等，有助科學家了解人體隨年齡增長下變化，與疾病形成的關鍵。港大工程學院電機電子工程系教授謝堅文稱，為單細胞進行一次基因排序分析，可能得到最多100GB的數據，而進行形態特徵分析，取得的數據量更超過1,000GB，處理龐大數據量一直是研究細胞的一大難題，目前細胞分析技術通常只能針對一項細胞特徵進行，難以全面推斷細胞發展軌。
提速演算預測病情
謝堅文率領的團隊，研發的VIA生物信息分析技術，有助縮短分析細胞數據所需時間，並提高精準度。系統會先將取得的細胞樣本分類，並在細胞數據化後進行分析，其後通過「隨機漫步步法」推算和識別細胞的演變軌。
謝堅文形容，演化過程如同行山路徑，「系統會將各群組轉換成一個個檢查站，然後尋找『起點』、各種『走到山腳的行山路徑』和『終點』」，系統能全面推斷細胞的不同演化過程及所需時間，他指演化路徑較為複雜，仍能較現有方法更準確識別，準確了解身體正常發育過程與疾病演變過程。
研究團隊曾以七種癌細胞，合共一百一十萬個細胞進行試驗，將細胞影像通過VIA系統自動分類，需時僅約十分鐘，而其他演算方法最快亦需逾兩句鐘才能完成，演算速度大幅提升，將有助科學家和醫療人員處理大量單細胞數據，加上VIA偵測細胞群組的靈敏度高，有助探測數量較少的細胞群組。
研究團隊成員之一、生物醫學學院副教授何永基期望，新技術能協助推演癌細胞演變過程，偵測部分較罕有而又對病情有顯著影響的癌細胞，預測病情發展，從而改進治療方案。團隊亦曾以新技術，分析一百三十萬個小鼠胚胎單細胞，並全面展示胚胎的器官形成過程。
省卻重複抽血程序
VIA系統已開放給全球科學家使用，目前已有內地和美國科研團隊通過系統，研究新冠病毒及新冠疫苗對人體的免疫反應，包括推斷感染後免疫系統的反應、會否引發重症和疫苗在人體產生的抗體數量等，有助省卻重複抽血檢查等程序。有研究利用VIA系統，分析不同程度的新冠患者支氣管內的新冠病毒對病情的影響和病情發展，結果與早期研究合。港大研究團隊亦與本港和海外的研究人員合作，將技術應用於抗癌治療和藥物研發等生物醫學範疇。
星島日報授權轉載
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