陽明交大攜手哈佛結合AI 發現「除草劑惡化腸道發炎」登國際頂尖期刊
陽明交大生物醫學資訊研究所副教授王禹超帶領團隊,與美國哈佛大學醫學院合作,發現「除草劑惡化腸道發炎」,研究成果成功刊登於Nature期刊。(圖由陽明交大提供)
〔記者林曉雲/台北報導〕國立陽明交通大學與哈佛大學醫學院利用AI技術進行跨域合作,發現常用於運動場等的除草劑戊炔草胺(propyzamide)會惡化發炎,是環境因素對發炎性腸道疾病影響的一大突破,該研究成果成功刊登於國際頂尖期刊Nature期刊。
陽明交大生物醫學資訊研究所副教授王禹超表示,戊炔草胺這種除草劑在植物上代謝緩慢,50天後仍有60%的殘留,那些經常在草地上或果園內活動的人,是暴露的高風險族群,團隊針對研究證實的發炎反應途徑,正致力於設計奈米粒子和益生菌,以改善發炎性腸道疾病,因除草劑數據來自美國,台灣的運動場是否也用戊炔草胺除草劑,需再進一步釐清。
王禹超說明該研究特殊性是「Dry Lab與Wet Lab」跨領域結合,Dry Lab指主要用電腦模擬計算分析的實驗室,Wet Lab指傳統生化分生的實驗室,在這次的台美合作研究中,陽明交大團隊主要利用資料庫大數據,計算分析建立疾病預測模型;哈佛大學醫學院Dr. Francisco Quintana團隊利用預測模型,在傳統實驗室進行大量實驗驗證。
王禹超表示,生醫資訊透過大數據快速找到潛在的治療標靶,再進一步透過實驗來驗證結果,以減低傳統生物實驗研究的費工、費時與花費,獲得Nature青睞的原因,除了找到疾病的環境致病因子外,也因為示範了跨領域結合生醫資訊與細胞動物實驗的方法。
腸道發炎有普遍趨勢,多數認為飲食西化及遺傳基因是危險因子,發炎性腸道疾病(Inflammatory Bowel Disease, IBD)主要包括潰瘍性結腸炎與克隆氏症,台灣的潰瘍性結腸炎盛行率從2001年每10萬人口2.1人,到2015年每10萬人口12.8人,14年來增加5倍之多 ,這個過去歐美國家較多的疾病,雖已確定約200個相關基因,對於環境因子卻瞭解有限。
王禹超說明,團隊使用斑馬魚測試潛在會影響腸道發炎的化學物質,建立發炎性腸道疾病化合物預測模型,再將此模型應用到美國環保署的ToxCast資料庫,識別出更多可能會惡化疾病的化合物,前20種化合物中超過一半與農業有關,檢查其中一種常用於運動場與蔬果果園控制雜草的除草劑戊炔草胺,透過細胞實驗和動物實驗,證實會干擾維持腸道穩定的芳香烴受體,刺激T細胞與樹突細胞等免疫反應,進一步惡化發炎性腸道疾病。
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