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受訪者｜凱文（Kevin Hall）
英國牛津大學（University of Oxford）化學系博士，現為I11umina全球戰略規劃部門副總裁。

人類一直想找到一種方法，能針對每個人獨特的體質，提供最適合的治療方式――這就是「精準醫療」的核心精神。而要做到這件事，關鍵就在於對「基因」的理解。每個人的基因就像一本寫著體質密碼的書，從頭髮顏色到罹病風險，全都寫在裡頭。因此，能夠快速又準確地讀懂這本書，也就成了現代醫學努力的方向。

不過，讀這本「基因之書」一點也不容易。傳統的基因定序技術，大多使用所謂的「短片段定序」（short-read sequencing），就像把書撕成一小片一小片，再試著拼回原樣。雖然這種方式價格較低、速度也快，卻有個致命弱點：它無法還原複雜或重複的片段。就像如果有兩段文字長得幾乎一模一樣，你會很難判斷哪一段應該放在哪裡。

因此， 當基因中有些重要的結構變異，例如刪除（deletion）、插入（insersion）、翻轉（inversion）、替換（substitution）或假基因（pseudogenes）時，這種方法往往無法準確辨識，也就容易錯過與疾病相關的重要線索。

近日美國生物科技公司I11umina（因美納）推出了一項新技術――星座映射讀取技術（constellation mapped read technology，後簡稱星座技術），讓研究人員可以獲得以往被忽略的基因異常資料。除了這項新技術，I11umina也研發一臺高階掃描器，可呈現多體學（multi-omics）資料，簡單來說它就像是一臺可掃描不同層級資訊的機器，藉由不同角度來觀看生命，提供給研究人員全方位的視角。

《科學月刊》本次很榮幸地能夠與I11umina的全球戰略規劃部門副總裁凱文（Kevin Hall）進行訪談，請他與讀者分享I11umina新技術的優勢，和在推出新技術時，公司做了哪些調整，以及未來對公司的定位，最後也請凱文分享一些經驗給年輕學子。

星座技術利用了長範圍定序（long-range sequencing）作為讀取方式，簡化了基因體定序的流程，將需花費一至兩天的實驗流程大幅縮短為十分鐘。想請凱文先解釋一下長範圍定序與長片段定序（long-read sequencing）的差異？

這是一個好問題（笑）。先介紹一下長片段定序與短片段定序，前者可以連續長距離分析約1000 ～ 10000 鹼基對（base pair, bp），而後者則是50 ～ 300bp。新推出的星座技術雖然還是用短片段定序的設備，但它有個聰明的做法：會在 DNA （deoxyribonucleic acid，去氧核醣核酸）上加上特殊標記，記錄出兩個片段原本在 DNA 上的距離，之後再透過軟體重新拼起來，還原出原本的樣貌。其中，軟體會根據短片段之間的距離與定序資料進行預測。這些預測會形成類似星座的圖案，幫助我們重新拼出長距離的 DNA 資訊。這就好像把破碎的拼圖重新拼起來一樣，不只是看到小碎片，而是能了解整幅圖片。

星座技術與既往的短片段定序技術相比，帶來了那些改變？

短片段定序技術可以提供研究人員非常多基因體資訊，不僅成本不高，定序品質也很穩定。另一方面，儘管短片段定序技術日趨成熟，還是有5% 的基因體資訊無法藉由短片段定序技術來了解。所以如果想要知道比較複雜的基因形態變化資訊就需要靠「星座技術」。舉例來說，假基因的序列和正常的基因序列幾乎一模一樣，如果沒有讀得夠長，就很難分辨。此時，利用星座技術讀取長距離的資訊，藉由比較資訊差異就能分辨出此是否為假基因。

另外，星座圖譜技術也可搭配I11umina 開發的生物資訊軟體DRAGEN，來預測出基因結構變異的發生， 像是刪除、插入、翻轉、替換等。總而言之，短片段定序技術僅能提供大約95 ～ 98% 的基因資訊，而星座技術則補上那2 ～ 5% 中被忽略的資訊，讓我們能了解被忽略的資訊與臨床病徵的關聯，以對基因體有更完整的認識。

可以分享星座映射讀取技術的實際應用嗎？

有一個與聽力缺損（hearing loss）有關的基因STRC，好發於孩童身上，而STRC 基因擁有假基因片段，過往我們無法理解這個區域。現在我們正與臨床合作，希望藉由星座技術了解假基因片段是否與致病有關。另一個例子是與基因的刪除、插入和翻轉有關，而過往這類型的變異難以被發現，要獲得這些資訊是極具挑戰性的，但現在透過星座技術可以提供更明確的結果。例如在血友病（Hemophilia）患者身上，發現約50% 的患者有兩處基因會發生翻轉，目前我們已在16 個盲樣中，分析出16 個樣品都有基因翻轉，過往短片段定序技術無法分析出這些翻轉區域。當然還有很多其他的例子，我們也都還在努力，不過就目前結果來看，這項技術對臨床有很大的幫助。

I11umina 花了多久時間推出這項技術呢？

這項技術從開始發想到推出產品大約花了2 ～ 3年，包含了概念設計、研發、製造、推出等階段。星座技術我們仍使用短片段定序技術，使用同樣的儀器，以達到像是長片段定序技術的效果。而這樣的方式對我們來說是很大的優勢，讓我們不用花費心力及經費去開發新的技術、儀器和檔案形式。

凱文曾提到I11umina 不再只是定序公司，而是「解決方案的提供者」。這樣的轉型讓I11umina 在合作、宣傳及組織結構上做了那些改變？

過往的合作方式是產品開發完成後，商品才開始進入到客戶手中，然而以這樣的方式，客戶的回饋便沒辦法即時修正，而現在我們會在產品發展期和發布期舉辦分享會或學術研討會，詢問對方有沒有興趣與我們的技術合作，或是有沒有有趣的樣品可以提供。我認為透過這樣的方式來建立合作關係是非常珍貴的，我們可以了解產品開發到客戶端或是檢驗人員手上時他們真正的想法。尤其當這樣的互動是在產品開發的前期，對我們來說是非常有利及重要。所以藉由這種回饋迴路，能夠更加符合我們的期望及市場需求。……【更多內容請閱讀科學月刊第668期】