Enews382 研究資源組高階儀器及生物資訊軟體介紹

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高雄醫學大學e快報第382期　研發處專題

研究資源組高階儀器及生物資訊軟體介紹

研究資源組組長許雅玲教授

　　研究資源組除了整合全校高階儀器，為了提升全校研究能量，本組亦引入符合研究潮流之各種平台。109學年度預計再引入「單細胞基因定序平台」，購置「10x GEMOMICS」、「Partek Flow高通量基因體資訊分析軟體」並結合國立成功大學基因體醫學中心，串聯成完整的核心技術服務平台。另外，配合108年度新置設備，包括單分子晶體繞射儀、局部表面電漿共振儀、Ingenuity Pathway Analysis (IPA)和Discovery Studio (DS)兩套生物資訊分析平台，將使multi-omics研究更臻完善。如下說明：

10x GEMOMICS

　　10X GEMOMICS是利用油滴包覆原理，將單一細胞、磁珠與酵素包覆在油滴中，隨後將油滴中的細胞破解，細胞中的mRNA會與磁珠上的oligo-T與Barcode的引子結合進行並進行反轉錄，最後油滴破壞後，所有細胞的cDNA製備成基因庫進行定序。由於每個細胞的cDNA所帶的Barcode均不同，因此只要集合相同Barcode的訊號即可以得知單一細胞的轉錄體資訊，搭配生物資訊軟體，即可進行組織異質性及轉錄體分析。

Partek Flow高通量基因體資訊分析軟體

　　Partek Flow 專注於NGS高通量數據開發的綜合分析軟體，支援RNA-seq、single-cell RNA-seq、DNA-seq、ATAC seq、ChIP seq、Metagenomic Seq等，並整合多種常見的分析流程及統計模型(例T-test, Anova等)，圖型化的介面以及直覺式的分析流程設計，讓基因體學的研究者們無需藉由程式語言也能完成數據分析。在支援新興single-cell RNA expression研究分析，Partek Flow可了解特定基因在不同細胞中的RNA表現量，並觀察特定細胞群中(subgroup)基因表現量的差異。其中Trajectory Analysis之功能，可將不同的細胞群依照基因的表達量來預測發育細胞的分化軌跡或演化過程，可藉此區分樣品中的親代細胞（如幹細胞）及分化後的細胞類型。

Ingenuity Pathway Analysis (IPA)

　　IPA乃由數百位博士級研究人員，定期研讀且每週更新數千種知名期刊上所發表之論文，並整合超過20種第三方生命科學資料庫進行註解的生物醫學軟體暨資料庫。IPA可用於基因體學、蛋白質體學、藥物毒理學、臨床實驗、及代謝與調控路徑等研究之分析與開發。IPA近期大幅改版，提升其分析和整合之功能，研究人員可以藉由上傳microarray或NGS的研究數據，IPA即可從多個層面迅速地找出基因、藥物、與生物代謝路徑或致病因子之間的關係，進而對實驗系統中生物分子間的互動關係、細胞表型或是疾病發展過程能有更深入的了解。

Discovery Studio (DS)

Discovery Studio 是一套多功能之演算預測軟體，應用於大小分子或藥品的設計，主要功能包括：
1. 比較蛋白質間之序列，根據序列的相似程度，推測蛋白質之功能；
2. 建構和修改核酸、胜肽及蛋白質之結構，計算分子表面之靜電力場和溶媒能；
3. 根據同源蛋白質之 3D 結構，快速地進行目標蛋白質結構之建模；
4. 藉由同源蛋白之序列與結構訊息，了解目標蛋白質之功能與分類，並進行物種演化之分析；
5. 利用蛋白質結構資訊，設計新藥物或改造老藥物之結構，篩選出具有潛力之藥物；
6. 可將小藥物分子與受體的活性口袋進行對接，了解對接位向；
7. 可進行藥物結合可能性之高速篩選；8.預測小藥物分子的吸收、分佈、代謝、排泄及潛在毒性等

局部表面電漿共振儀 (Open-Surface Plasmon Resonance, Open-SPR)

　　基於表面等離子體共振（SPR）技術可即時追蹤生物分子間的相互作用，可免除使用具放射性或螢光等任何標記物之新型技術。LSPR通過固定波長，測量角度和反射光譜獲得分子相互作用資訊；相對的；也可固定入射角度，進而測量分子相互作用並獲得動力學曲線。LSPR可在下列研究中有所發揮，包括：1. 大小分子藥物動力學(ka、kd和KD)常數的測定；2. 抗體抗原親和力篩選；3. 分析蛋白質-蛋白質、蛋白質-胜肽、蛋白質-核酸、蛋白質-藥物分子以及核酸-核酸其間相互作用；4. 結合質譜儀進行為之蛋白研究等。