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【產學合作】快速掌握你的身體密碼-臨床診斷用之生物蛋白即時檢測晶片

前瞻技術產學合作計畫(產學研發聯盟型)
計畫名稱:液態蛋白檢測晶片: 開發臨床即時診斷用之多合一生物蛋白檢測平台
計畫主持人:國立臺灣大學醫學院基因體暨蛋白體醫學研究所潘思樺教授
合作企業:昇陽國際半導體股份有限公司
成果介紹

2025年,臺灣將邁入超高齡社會,隨著人口結構改變,醫療照護的需求將逐漸擴大,在醫療診斷與醫療照護方面,勢必結合科技、醫療及醫護人員,提供更精準、有效率的精準醫療服務。定點照護(point of care)或居家照護檢測系統具有縮短病患照護時程、給與個人化醫療精準用藥參考的優勢,能減少醫療資源的浪費與負擔,近來開啟人們對精準醫療的無限想像,本產學合作計畫由國立臺灣大學醫學院基因體暨蛋白體醫學研究所潘思樺教授,與昇陽國際半導體公司合作,共同開發臨床即時診斷用之多合一生物蛋白檢測平台

蛋白質扮演疾病診斷重要指標-液態蛋白檢測晶片

蛋白質對於體內訊息傳遞扮演著即時調控的角色,是以偵測蛋白質較DNA更能代表人體當下生理狀況。傳統上,臨床檢驗多以酵素結合免疫吸附法(ELISA)分析樣本中蛋白質含量,供醫師判斷病患病況使用。
昇陽國際半導體自2019年著力於電化學免疫檢測晶片開發,藉由量測晶片產生之阻抗變化分析待測物。本次產學合作更進一步挑戰同時包含血球、多種離子與非特異性蛋白質等成分複雜且高度隨個體生理變化產生成分變異的檢測樣本-全血。液態蛋白檢測晶片以全血作為檢測標的,使用昇陽自行開發之檢測平台偕同臺大醫學院潘思樺教授團隊與馬偕醫學院洪崇烈醫師多年在臨床的研究結果與經驗,共同開發多合一生物蛋白檢測平台,用於臨床醫療即時診斷參考或作為長期追蹤之居家照護使用。

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圖1:無酵素葡萄糖檢測晶片

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圖2:免標定蘭花病毒快篩系統

一滴血精準追蹤疾病變化!

本計畫欲開發多合一液態蛋白檢測晶片,整合單一疾病的多項檢測蛋白質標的物於單一檢測晶片。晶片設計包含紙基微流體前處理元件以及矽基檢測電極,前者用於處理全血樣本中的血球與大部分的非待測標的物,處理後的樣本接著進入矽基檢測電極進行阻抗分析。晶片僅需使用少量樣本即可在短時間內完成分析,精準判別患者生理變化。此外,系統搭配雲端資料庫的建立,使臨床端更容易追蹤病情變化。所進行之開發如下:

肺腺癌患者術後病況追蹤晶片

世界衛生組織國際癌症研究機構預測,二十年後癌症醫療負擔將增加50%,其中以肺腺癌最為嚴峻,此類患者的五年存活率僅15~16%,主要原因在於現行缺乏可即時追蹤病況變化之診斷用生物標的物。潘思樺教授致力於探討肺癌轉移、抗藥性等相關機轉。團隊發現特定蛋白質的表現與肺癌患者病程高度相關,進而與林口長庚醫院柯皓文醫師合作,以臨床檢體進行驗證。在檢測檢體時,由於傳統檢測方式耗時且價格高昂,因此湧起是否能開發新型檢測方式,達到快速分析、降低成本的目標。藉由與昇陽國際半導體的產學合作,本計畫使用潘思樺教授所發現之肺癌生物標的物進行「肺腺癌患者術後病況追蹤晶片」的開發,以追蹤患者於術後復發的可能。目前,此晶片在血漿樣本的檢驗上已有不錯的成果,未來有望使用全血樣本提供精準的檢測結果回饋臨床使用。

心衰竭居家照護檢測晶片

在臺灣,每年約有7萬人因心衰竭而住院,出院後6個月的再住院率與確診後五年死亡率遠高於其他疾病。現行並非無有效的診斷用生物標的物,而在於缺乏如同居家照護用的血糖機一般的檢測設備,使患者在家監測每日的生化數據變化。洪崇烈醫師在臨床上透過檢測蛋白質生物標的物,為心衰竭患者追蹤病況;然而,部分病患由於處於偏鄉無法定期回診、監測病情。因此,開發居家監測病患血中生物標的物的檢測設備有其存在之必要性。透過與昇陽國際半導體的合作,本計畫開發「心衰竭居家照護檢測晶片」,期精進現今就醫模式,為偏鄉醫療盡一份心力。本晶片構想為同時檢測多種心衰竭標的物於一晶片上,減少檢體用量及檢測時間;另外,簡化平台的操作流程,方便非醫事人員使用。目前,本晶片已初步踏入血清樣本測試的階段。未來,將以檢測數值建立資料庫,制定病況風險標準。除此之外,將評估該晶片由非醫事人員操作的使用情形,使其可作為一般居家照護之檢測產品。

【產學合作】快速掌握你的身體密碼-臨床診斷用之生物蛋白即時檢測晶片-6
圖3: 多合一生物蛋白檢測平台,視覺化呈現疾病相關生物標的物綜合分析結果