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AI算出新冠解方- 陽明交大發現比瑞德西韋強數十倍的潛力藥

新冠病毒肆虐全球,台灣不僅防疫有成,在智慧醫療戰疫也傳出捷報!由國立陽明交通大學生物科技學院院長楊進木教授帶領的團隊,透過人工智慧及大數據找出四款具有抑制新冠病毒活性效果的潛力老藥,三款成果已發表於國際頂尖期刊《美國化學學會月刊:奈米領域(ACS Nano)》。另外,一款藥目前經細胞及動物實驗顯示藥效比先前多國寄予厚望的藥物瑞德西韋強數十倍,為治療新冠肺炎帶來一線曙光。

陽明交大23日舉行AI算出新冠解方- 陽明交大發現比瑞德西韋強數十倍的潛力藥記者會,貴賓合影留念。

林奇宏校長表示在新冠病毒蔓延全球時,陽明交大立即組成跨校、跨領域具有國際競爭力的智慧動態系統生物與藥物開發團隊,透過人工智慧及大數據方法,從全球已在使用的大量藥物中篩出巴色匹韋(Boceprevir)、特拉匹韋(Telaprevir)、奈非那韋(Nelfinavir),以及其中一種抗發炎舊藥(JMY206),有望作為治療新冠肺炎之新用。除可大幅降低資金,更能夠省下新藥上市前的一至數年臨床試驗時間,快速投入醫療第一線,及時搶救更多人命,也縮短患者住院時間,減少醫護、其他病患感染風險。這也是台灣搶佔全球抗疫戰領先地位的最佳策略。

楊進木院長表示,開發團隊實現了「一條龍」整合,從智慧計算、細胞實驗到動物實驗一手包辦。團隊成員包含陽明交大、台大、中央研究院、興大及國防醫學院預防醫學研究所(台灣唯一具備P4等級病毒實驗室),可說是國內頂尖研發力量的大型整合。由陽明交大智慧藥物發展團隊博士生Nikhil Pathak倪齊歐、許彥超、許農育及陳筠媞,透過人工智慧及大數據的方法,模擬宿主受病毒感染後的體內細胞變化機制,並比對全球超過250份已公開的冠狀病毒主要蛋白酶3D構造圖像,發現新冠病毒侵入人體細胞的關鍵蛋白質具有6種可能的動態結構,鎖定了蛋白酶的罩門,在三個月內找到具有抑制新冠病毒活性效果的潛力藥物,包括抗C型肝炎病毒藥物巴色匹韋(Boceprevir)、特拉匹韋(Telaprevir)及抗愛滋病藥物奈非那韋(Nelfinavir)。另外,其中一款藥(JMY206),經細胞實驗發現抑制新冠病毒效果比瑞德西韋強數十倍,動物實驗也證實治療效果,是有潛力的抗新冠病毒口服藥物。

圖說:陽明交大智慧藥物發展團隊博士倪齊歐(Dr. Nikhil Pathak)、陳筠媞博士生、楊進木院長、許彥超博士生及許農育博士生。

在本次攜手合作中,中研院生物化學所梁博煌研究員、中興大學獸醫系郭致榮副教授進行蛋白酶的活性測試、陽明交大藥物科學院院長康照洲,國防醫學院預醫所團隊(洪乙仁所長、謝博軒博士、黃志恆博士及張聿秀博士)及臺灣大學醫學檢驗暨生物技術學系張淑媛教授進行多次細胞實驗驗證,部分成果已發表於國際頂尖期刊《ACS Nano》。希望這些成果能提升台灣在生技醫藥上的研究,加速台灣醫藥臨床需求與產業的發展。

陽明交大以研究成果具體支持抗「疫」行動,近期有發表於國際頂尖期刊《自然通訊》(Nature Communications)的蕭育源副教授結構生物學團隊,成功純化出新冠病毒的Nsp14蛋白酶(病毒複製與感染所必需酶),並預期使用結構基礎藥物設計方法開發其抑制劑,嘗試利用小分子抑制劑來阻止病毒複製。黃琤副教授病毒藥物研發團隊,開發創新抗病毒中草藥篩選平台,發現兒茶素等成分,有效用於預防冠狀病毒感染及保健。林志生教授由美國The Jackson Laboratory引進K18-hACE2小鼠,並成功配種、繁殖建立安全新冠病毒之小鼠模式,希望盡快找出具臨床價值的口服藥物,與台灣一起打下成功的戰「疫」。

這些研究工作經費與設施由教育部高等教育深耕計畫-智慧型藥物與智能生物裝置研究中心、科技部人工智慧計畫-人工智慧技術暨全幅健康照護聯合研究中心、科技部防疫科學研究中心計畫、陽明交通大學生物科技學院、陽明交通大學生資中心、國衛院整合型計畫共同支持。

參考網站: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c07383#
https://www.nature.com/articles/s41467-020-20853-2

本院分醫所蕭育源副教授主導結構生物學團隊釐清癌症相關蛋白APE1剪切DNA的分子機制

國立陽明交通大學生物科技學院結構生物學團隊利用X-ray蛋白質晶體學方法,解析APE1蛋白質與DNA的複合物結構,了解人體中APE1蛋白質的活性如何被癌細胞利用,藉此修復因藥物而受損之癌細胞DNA,進而對DNA破壞類型的抗癌藥物產生抗藥性,未來若能夠利用結構基礎藥物設計(Structure-based drug design)來阻斷APE1的活性,將可解決部分癌細胞的抗藥性問題。

這項耗時三年完成的研究工作由生科院分醫所蕭育源副教授主導、實驗由博士生劉東璋、碩士生林俊廷、郭鎧瑋與大學專題生張楷成共同執行,與生資所朱智瑋教授共同合作。這個由陽明交通大學生物科技學院獨立完成的突破性成果已發表於國際頂尖期刊《自然通訊》(Nature Communications),獲高度關注。此論文可至此網址下載:https://www.nature.com/articles/s41467-020-20853-2

APE1蛋白質具有氧化還原、DNA內部剪切及DNA外側剪切能力,分別與癌細胞的增生以及抗藥性相關。部分抗癌藥物可藉由損壞癌細胞的DNA或直接嵌入癌細胞的DNA中阻斷癌細胞DNA複製來殺死癌細胞;而癌細胞亦可能利用APE1的DNA修復能力以及外側剪切活性來修補癌細胞的DNA或移除嵌入DNA中的抗癌藥物而使得部分抗癌藥物失效。然而APE1蛋白質的DNA外側剪切活性的作用機轉並未明瞭,也因此陽明交大結構生物學研究團隊利用X-ray蛋白質晶體學方法,解析出數種APE1-DNA複合體結構,輔以酵素活性分析,系統性的建構出APE1的DNA外側剪切活性分子機制,確實了解APE1蛋白質如何對DNA進行剪切。未來可依據這些APE1的蛋白質結構開發小分子抑制劑,對抗癌細胞的抗藥性問題。

這項研究工作經費與設施由科技部年輕學者養成計畫-哥倫布計畫、陽明交通大學生物科技學院、智慧型藥物與智能生物裝置研究中心、智能動態系統生物中心、高雄醫學大學新藥開發暨價創研究中心和國家同步輻射中心共同支持。蕭育源副教授表示除了年輕學者養成計畫為主要經費支持之外,由陽明交通大學的生物科技學院所提供的硬體,如新落成的生醫大樓賢齊館,以及陽明交通大學兩個研究中心所提供的研究鍵結與儀器設施更是促成此研究成果的主要推手,相信合校後的陽明交通大學一定會有更良好的研究產出。

生物科技學院108學年度第2學期專題演講時間

立交通大學 生物科技學

一百零八學年度第學期專題演講時間表

時間:每週二下午130分 地點:交大博愛校區賢齊聯強國際會議

日期

演講者

接待人

講 題

109/3/10

謝欣格 心理師

明新科技大學專任心理師

吳立妍

愛情停看聽:親密糖衣下的控制與不安 

109/3/24

鄭添祿 研發長

高雄醫學大學研究發展處

王雲銘

 

109/3/31

林倩伶 助研究員

中研院分生所

朱智瑋

 

109/4/14

徐崇堯 教授

高雄醫學大學神經部主任

柯立偉

 

109/4/21

王皓青 副教授

北醫轉譯醫學博士學位學程

蕭育源

DNA mimic proteins: a wide-open field that is worth further exploration

109/4/28

黃介嶸 副教授

陽明大學生化暨分子生物所

蕭育源

到蛋白質的臉書上按個讚

Click a like on proteins’ “phase” book

109/5/19

戈惠明 教授

南京大學生命科學院

張晉源

 

109/5/26

陳瑞華 特聘研究員

中研院生化所

趙瑞益

 

109/6/09

謝殷程 經理研究員

台灣浩鼎生物科技公司

張晉源

 

109/6/16

蔡亭芬 特聘教授

陽明大學生命科學系暨基 因體科學研究所

趙瑞益

CISD2 Longevity Gene: From Discovery to Translational Medicine

 

1082選修專題研究(一).(三).(五)同學敬請注意事項!!

本(108-2)學期選修專題研究(一).(三).(五)同學,

敬請於3/11(三)下午15:00前繳交指導教授同意書至光復系辦(工程六館364辦公室)。

專題指導教授同意書-20190830系課程審議通過

*逾期未繳交同意書者,為避免期末無成績將於3/17(二)預防性退選

如有特殊原因無法於期限繳交,敬請mail至g0630@nctu.edu.tw

 

★請已選修/有意修讀專題研究(五)同學特別注意,本學期課程因配合總整課程,須於學期末參與上台口頭報告,將做為課程評分標準之一。

 

先修科目或先備能力:

限具備化學、普通生物學(一)、普通生物學(二)、普通生物學實驗、生物化學(一)、生物化學實驗、計算生物概論、生物科技概論(一)、生物科技概論(二)、分子生物學(一)、分子生物學實驗、書報討論,或具前述相關課程學識及綜合能力經指導教授同意之學生修讀。

 

For students who have taken Chemistry, General Biology (I), General Biology(II),  General Biology Lab., Biochemistry (I), Biochemistry Lab., Introduction to Computational Biology, Introduction to Biotechnology (I),Introduction to Biotechnology(II), Molecular Biology (I), Molecular Biology Lab., and Seminar. Or students with compatible course knowledge as stated above and agreed by his/her professor.

 

*請注意:此課程期末須上台公開口頭報告,將做為課程評分標準之一。

*Please note: At the end of the semester, a public oral presentation is required, which will be used to grade this class.
核心能力/權重-百分比(評分者):

A.科學思考能力Scientific thinking ability20%(由期末評分老師評分)

B.基礎生物科學能力Basic biological science ability10%(指導老師評分)

C.生物科技相關之核心技術與實作能力Core technology and implementation capabilities related to biotechnology40%(指導老師評分)

D.生物科技跨領域研究能力Biotechnology cross-disciplinary research capabilities 10%(指導老師評分)

E.科學溝通能力Scientific communication ability 20%(由期末評分老師評分)

NCTU_Formosa結合生物、程式與物聯網開發污染物致基因突變可視化系統

交通大學NCTU_Formosa團隊結合生物科技與工程領域專長,開發「污染物致基因突變可視化系統」,透過細菌在不同環境的生長狀況,加入數學模型與程式設計,進行生物實驗驗證分析,判斷環境或食品中是否有突變物,並以程式運算出導致基因突變的強度。團隊更利用人工智慧與機器學習技術,開發突變強度預測系統,經由已知的化學物質結構,將可預測突變的可能性。
 
為了使一般大眾更容易了解突變的危險性,團隊將研究與物聯網(IoT)結合,運用IoT系統將實驗數值進行轉換,傳輸到IoT系統的四驅車中,將實驗計算出的突變率數值,以有趣又吸睛的賽車遊戲呈現;車速越快,代表該車對應的化學物質導致突變的危險性越強。這項研究將工程及機器概念運用於生物領域,獲得麻省理工學院舉辦之「2019年國際基因工程機械競賽(iGEM)」世界金牌殊榮,已申請專利及撰寫相關論文。
 
iGEM為世界性競賽,吸引來自世界頂尖大學超過300組團隊、逾5000人參與。NCTU_Formosa團隊由生科系陳文亮副教授及李曉青助理教授帶領參賽、蘭宜錚副教授提供基因工程專業指導,更有參賽過的助教分享國際競賽經驗,讓作品展現高創新性和應用實踐,是交大推動跨領域人才培育的重要成果。
 
團隊成員黃竣頡同學表示,iGEM是非常辛苦的比賽,需要團隊成員付出百分之一百二十的努力才能夠完成,「但在這段旅程中,我們一同學習、一同蛻變,向世界展示來自台灣的創意,發現自己在過程中成長了許多。」羅又翔同學則說,團隊在建立突變率分析模型、群體感應系統模型及突變力預測AI模型的過程中,不只學習各種分析手法和程式語言開發分析平台,還把所學應用在不同領域的研究上,充分發揮交大跨領域學習的精神。
 
生科系趙瑞益主任表示,學生參與國際競賽,最重要的是培養具有與國際一流大學學生交流和競爭的能力,並發揮跨域團隊合作精神。歷年來NCTU_Formosa團隊已培養多位學生出國進修,並成立新創公司延續研發成果。此新創模式也成功推廣至高中及民間團體,透過與一般大眾互動、分享,讓學生具有更全面的跨域學習能力。
 
陳文亮副教授指出,交大自2009年開始參賽,並輔佐清大、成大、中興大學組織團隊參賽,開啟學生參與國際基因競賽的契機,「我試著一間間學校分享、推廣,到現在每間學校都有很好的成績,真是十年有成!許多學生感謝我為他們開啟跨域學習的機會,並找到未來的研究方向,很開心,我覺得這就是教育的目的。」
 
NCTU_Formosa團隊感謝陳信宏校長與行政、系所主管長期的支持,在生物資通訊(Bio-ICT)跨領域人才培育上投入大量資源,期望為台灣培育更多跨領域生物科技人才並厚植生醫產業。
 
 
補充資料:
NCTU_Formosa團隊成員主要由大學部學生組成,包括生物科技學系:黃竣頡、劉宇倫、柯孟豪、羅又翔、陳昱勳、詹元耀,奈米科學及工程學士學位學程系:吳沛洋、黎書含、洪如瑩、呂昊諭、徐聿甫、林方敏,資訊工程學系:邱筠絜,百川學士學位學程:游毓堂。另有三位助教,包括分子醫學與生物工程研究所:陳楷文、李照宇。
 
本校首頁新聞https://www.nctu.edu.tw/component/k2/item/3907-nctu-formosa

陳文亮副教授團隊以「無毒智慧科技農業系統」榮獲2019未來科技突破獎

陳文亮副教授團隊「無毒智慧科技農業系統」(利用人工智慧即時掌握中草藥功效性成分含量)榮獲2019未來科技突破獎,利用感測器分析土讓成分,就能即時掌握中草藥功效性,確保產出高品質與穩定的中草藥,有效提高其中草藥的效能與價值。若進一步商業化,將可搶攻全球約800億美元的中草藥市場商機。

新聞連結(2019年12月10日)

2019未來科技展得獎名單公告

 

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