各位讀者好，我是就讀陽明交大醫學系的胡凱捷，目前在台大生科系阮雪芬老師的生物資訊實驗室進行兩年多的研究。今天將分享我在阮老師 lab 的研究經驗，和介紹阮老師的研究領域。
我的研究主題是調查臨床上發現，維他命A酸 （Retinoic Acid, RA） 讓神經母細胞瘤 （Neuroblastoma, NB） 經由未知的分子調控機制由癌細胞轉化為神經細胞，而非如傳統化療藥使癌細胞凋亡或壞死。目前發育生物學知識中，僅已知 RA 會誘導雞胚中胚層與神經管特化。
為了解析這個現象，我使用阮老師實驗室擅長的單細胞基因定序技術。我藉由實驗量測神經母細胞瘤的各亞型在加藥轉化與未加藥組別之間，顯著差異表現的基因表現量 （RNA sequencing, RNAseq），同時分析不同條件下開啟且具轉錄活性的染色體序列區域 （Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequencing, ATACseq）。
接著我透過 R 與 Python 的程式平台進行定序資料的分析。首先將 ATACseq、RNAseq 兩個維度的定序資料，依 NB 細胞亞型、加藥與否進行分群，再比較各亞型細胞在加藥前後獨特或共同的差異表現基因 （Differentially expressed genes）。進一步歸納這些差異表現基因，參與在什麼樣的生物途徑 （Pathway analysis）。最後透過轉錄因子-染色體區域-下游基因，基因調控網路 （Gene Regulation Network, Regulon） 差異表現量，預測最重要的核心轉錄調控因子。
我們的研究結果發現，在加入 RA 後，參與 RA 傳訊途徑的受體、胚胎發育與組織特化的型態發生素 （Morphogen） 及 HOX gene、抑癌基因被促進表現，而多能性幹細胞、癌症幹細胞、致癌基因的特異性基因被抑制。同時這些基因、途徑、核心調控因子在與神經母細胞瘤最重要的致癌基因 MYCN 的擴增倍數多寡之間，具有相反的表現量，顯示至少有兩條分子調控機制，在高與低 MYCN 表現的亞型中，皆導致神經母細胞瘤的分化 （Differentiation） 與病情控制。
我們的研究成果，已發表在世界分子生物與演化學會 （SMBE） 與日本癌症學會 （JCA） 研討會論文與大家分享，後續將根據找到的重要轉錄因子與基因進行 wet lab 驗證和候選藥物預測。我們也與台大醫院合作，進行 3D 類器官與臨床病患的藥物測試，並希望能開發出更多藥物，治療神經母細胞瘤、受 MYCN 致癌基因影響、和其他同具癌症幹細胞性質的癌症種類。
同時，我們也提供思考癌症治療的新觀點——如果我們不將癌症視為欲殺死的敵人，而是利用重啟胚胎發育的分子機制，將癌細胞分化為正常細胞，癌細胞或許能經自然細胞週期代謝掉。
好了，講完我在阮老師實驗室做了些什麼研究，接下來就來講講心路歷程跟實驗室介紹吧〜
阮雪芬老師的實驗室屬於技術開發型，不斷精進各種定序操作與分析方法，是國內在生物資訊與系統生物學領域最能趕上國際尖端趨勢的實驗室之一。
實驗室的研究主題包含癌症研究、疾病藥物開發、人體發育、非編碼 RNA、新冠病毒、腸道菌相資料庫，領域歸類於生物資訊與系統生物學。實驗室也有一半內容進行濕實驗 （wet lab），包含蛋白質體學、結構預測、分子生物學、老鼠、細胞實驗等等。
我會選擇做生物資訊是因為我覺得學會生物資訊的思考邏輯跟使用技術，可以應用在任何生物醫學的領域，也很喜歡生資跟分生推理調控網路因果關係的過程。一開始選擇阮老師實驗室，是因為對實驗室的長非編碼 RNA 與發育生物學研究有興趣。後續則對於神經母細胞瘤的研究有很大的熱忱，因為它同時連結了生物資訊、醫學、幹細胞、發育生物學、神經科學，這些都是我很感興趣、現今也很熱門的領域。
我這兩年先是進行了一學期細胞加藥的濕實驗，一年多生資分析的乾實驗，接著將回到濕實驗，進行類器官與臨床試驗，在這個過程中同時學習到單細胞定序與癌症相關乾濕實驗的技術。
在濕實驗的時間分配上，因為細胞培養週期，大約每週會進實驗室兩三次，共六至九小時。而乾實驗的時間較為彈性，每週約花三至四小時，用自己的筆電，配合自己與實驗室計算核心的有空時間進行分析。並配合陽明交大醫學系的醫師科學家專題研究課，與台大獎助型研究助理的獎學金，將做研究這檔事加入醫學系的修課規劃與個人收入的幫助中。
一開始進實驗室時，老師讓我先看實驗室的生資分析訓練影片，同時練習素材操作。在與學長姐學習細胞培養實驗並通過考核後，為了與老師討論自己有興趣的領域，我開始閱讀文獻。從實驗室過去的論文與 Google Scholar 的先前研究中，發現了神經母細胞瘤分化的研究主題，在著手進行研究後，我每週與技術專業的實驗室學長姐討論，每兩三週與老師進行進度報告。
在這個神經母細胞瘤分化研究，我們與許多領域的專家教授合作，如台大基因體暨蛋白體醫學研究所許家郎教授、陽明生物醫學資訊研究所黃宣誠教授、台大醫院許文明外科醫師、加州大學洛杉磯分校 （University of California, Los Angeles） 醫學院 Aichi Chien 教授的支持與幫助。
最後，我要感謝阮雪芬老師與實驗室學長姐們的指導與幫助，也謝謝台大生科系學會的邀稿。阮老師實驗室歡迎生命科學、醫學、資訊工程的同學加入，對系統生物學與生物資訊有興趣的讀者可至阮老師實驗室更進一步的詢問。
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