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結合新創先進AI 實現精準醫療與個人化醫療願景

捷絡生物科技執行長林彥穎。

在智慧醫院的發展過程,結合新創公司的先進AI技術與方案,無異是最事半功倍的聰明選擇。這次智慧醫療論壇的新創D talk,也特別邀請4隊分別專精於3D數位病理成像、精準用藥、大數據加速平台與整合性動物性實驗等領域的新創公司,參與技術展示並發表專題演講,成為本次盛會的精采壓軸。

提供真3D全景病理影像,捷絡生科提升數位病理檢測精準度

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醫守科技執行長龍安靖。

偉薩科技生物資訊資深研發專員余俊輝。

錫德斯生醫科技執行長曾敬凱。

由左至右分別為:醫守科技執行長龍安靖、錫德斯生醫科技執行長曾敬凱、捷絡生物科技執行長林彥穎,及偉薩科技生物資訊資深研發專員余俊輝。

癌症早已成為現代人的文明病,根據WHO發布於2018年的調查指出,該年全球共有1,800萬新癌症病例,全年癌症死亡人數達960萬人,全球罹癌比例,男性達20%,女性達17%。每年全球罹癌人數雖不斷攀升,但隨著諸多資源投入癌症檢測與治療開發,預估2027年癌症5年存活率可較2017年提升35%。

捷絡生物科技(JelloX)執行長林彥穎博士表示,捷絡生物科技可提供真3D、次微米(sub-μm)的全景組織切片檢查成像。由於2D數位病理成像在檢體利用率上有很大限制,相對於3D全景組織成像,其提供了相對不充足的資料亦會造成病理醫師在診斷意見上的分歧。過去研究發現,2D影像的技術限制,讓醫師光是判斷有無癌細胞,其假陰性比率就可高達15%,造成醫師在醫療計畫制定上的困擾,也導致部分患者錯失了早期治療的良機。

蘇木紫-伊紅染色切片法(H&E Stain)的使用早已超過140年,林彥穎博士就該公司的觀察指出,此項目的研究委外已蔚為趨勢,其年成長率達20%,而捷絡生物科技的新技術在委外單位建置更容易。再來,病理學家與技術人員短缺,其未來10年短缺幅度達到12.5%。並且因不斷提升的致癌率(未來5年高達25%),所以新治療方法及新診斷工具的開發成為當務之急。其次,藥廠對個人化醫療(Personalized Medicine)抱持莫大興趣,尤其是腫瘤學中的個人化醫療,會集中在基於組織的伴隨式診斷(Companion Diagnostic)與生物標記物偵測發現(Biomarker Discovery)上。

最後,突破性資料傳輸基礎架構技術,從3G延遲時間120毫秒發展到4G延遲時間45毫秒,再進展到5G的1毫秒與未來更快的6G網路,使得高解析的3D病理影像傳輸的障礙迅速地降低,因此捷絡生物科技期待其獨特的3D數位影像,可以進一步輔助目前的醫師進行更精細的分類,提升各種治療方法的成功率。

結合醫療大數據,醫守科技透過機器學習降低用藥錯誤風險

醫守科技(AESOP)執行長龍安靖表示,該公司願景就是「不再有用藥錯誤」及「AI強化的處方安全」。用藥錯誤的最知名案例之一就屬西班牙17位嬰幼兒因藥物錯混而造成全身長滿毛髮的「狼人症候群」(Werewolf Syndrome),而醫守科技就是要透過AI等技術,讓這類的憾事不再發生。

根據統計,美國醫療錯誤成為第三大死因,光用藥錯誤每年就造成150萬人遭到傷害,而用藥錯誤所造成的每年花費更高達420億美元,而且51%用藥錯誤來自於醫師處方的出錯,這部分在全球醫界經多年努力但改善效果仍非常有限。有鑑於此,世界衛生組織(WHO)也於2017年推出第三項全球病人安全挑戰:沒有傷害的用藥(Medication without harm)。

龍安靖表示,醫守科技推出的MEDGUARD,即為透過高品質的醫療大數據與機器學習來改善用藥錯誤的解決方案。該產品包括無痛導入的外掛警示系統、機率式機器學習引擎、回饋式學習引擎,並支援13億筆的處方資料等特點。MEDGUARD會對醫師提示不適當的處方,並依據實際案例提供建議,例如醫師若誤開血管擴張劑給血糖過高的病患,會建議更換成降血糖藥。

採取統計,目前醫師對於MEDGUARD所提出的建議,其接受率可達50%,而傳統規則式方法其同意率不到5%。所以MEDGUARD解決方案的成效可達到競爭對手的10倍。該方案自2018年開始上線使用,目前有超過250名實際使用的醫師。現已上線使用1年之久的醫院,包括台北市萬芳醫院、衛福部雙和醫院及台北醫學大學附設醫院。而即將導入的醫院包括美國Brigham and Women's Hospital及AHMC Healthcare醫院。

發展大數據加速平台,偉薩科技促進精準醫療的可行性

偉薩科技(WASAI)生物資訊資深研發專員余俊輝表示,「有大量精確的醫療資料,才有更智慧的醫療AI。」因為智慧醫療的發展基礎為健康資訊的取得與分析,隨著技術、分析方法與政策等的改變,也會發展相應的技術,以實現智慧醫療在健康方面的潛力。因此如何構築健康資訊環境體系,對智慧醫療的發展至為關鍵。

精準醫療建立在基因體學、轉錄體學、蛋白質體學或代謝體學等分子層級診斷工具的普及,與電腦運算、生物資料庫及生物學的進步上。總之,強健的基礎研究是支持精準醫療世代來臨的關鍵。而次世代基因定序成本的大幅降低,加上大數據分析,進而促進精準醫療的可行性。就以基因定序的成本來說,2015年8月其成本約需1,000美元,到2019年2月正式跌破100美元大關。

余俊輝表示,偉薩科技專注於發展大數據加速平台及軟硬體整合優化解決方案,核心技術為基於FPGA的大數據資料處理加速引擎,包含針對大數據領域的Apache Hadoop與Apache Spark系統優化資料處理程式,針對生物醫療領域的次世代基因定序次級資料分析,以及在Intel架構下FPGA硬體加速的大數據資料處理專用加速晶片,能夠加速資料分析達2~6倍處理效能,功耗效率可增加30%~200%。偉薩序列分析加速器Lightning BWA,其為優化原生BWA-MEM演算法搭配FPGA解決方案,為基因次級分析提供可進化的精準度。此外,偉薩科技並攜手國網中心,加速台灣生物資料的分析作業。

打造TAF/GLP認證實驗室,錫德斯祭出整合性臨床前實驗委託服務

錫德斯生醫科技(SIDSCO)執行長曾敬凱表示,該公司於2018年成立,同年獲得第13屆戰國策全國創業競賽第二名。2019年獲選中小企業處海選計畫,接著獲選南科TAIRA創新加速器計畫,成為第二屆TAIRA團隊。該公司同時簽訂投資合約書,開始建置南科高雄園區標準廠房324坪GLP及TAF等實驗設施,並預計增資新台幣4,800萬元。

錫德斯是以整合性臨床前實驗委託服務為主要經營目標,依客戶委託實驗內容,設計一套完整實驗流程,並給予完整的實驗報告及成果。曾敬凱進一步表示,錫德斯產品特點包括:整合性系統化、即時性雲端化、多樣化標準化之試驗平台、跨領域合作推動區域聯盟、病理影像大數據及AI化,以及動物癌症用藥及癌症照護保健品開發。其中在試驗平台上,錫德斯並設置TAF、GLP認證實驗室,以提供國際性臨床前試驗之服務技術,同時申請成為經濟部工業局認定之醫藥研發領域公司。

錫德斯開發出許多疾病動物模式,能還原人類疾病之病程跟疾病樣態,並具備高度再現性與可大量製備特點。曾敬凱舉例說明,例如在肥胖動物模式,採用免疫健全的C57BL/6老鼠進行,該模式是利用高脂高熱量飼料來誘導肥胖的動物模式,待18週後將可看到內臟及皮下脂肪高度累積及脂肪性肝損傷。此外,也會針對如原位口腔癌、肝癌等疾病,透過老鼠,在其身上誘發相同病症,進行完整的實驗設計,以確定所有的實驗結果及數據。此外,錫德斯並開發具備完整疾病生理數值及疾病進程資料之特定疾病動物模式病理組織陣列晶片,亦即,錫德斯的服務可從實驗動物設施擴及到整體大數據資料庫的完整服務提供。

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