國內研究現況

從國內的研究機構或政府的研究規劃報告中，肝癌一直是國家生醫研究的重點。最近規 劃能結合蛋白質體、生物資訊研究及建立肝臟研究資料庫[基因體醫學國家型科技計畫 website]。經濟部的科專計畫將台灣提昇為全球肝病研究的重鎮，工研院生醫中心2003 年11 月發表「肝組織蛋白體」草圖，並配合生物資訊分析比對等技術，完成人類與小 鼠兩項肝細胞蛋白之搜尋鑑定。此草圖是目前全球最完整、規模最大的肝組織蛋白體資 訊，對肝病、肝組織病變之研究及新藥開發將有很大影響。未來生醫中心準備將這項肝 蛋白體研究成果，透過生物資訊技術建立爲一可快速擷取的「整合型蛋白體資料庫」， 除包含各蛋白資訊外，也包含基因名稱、蛋白質序列、蛋白質三級結構及其基因在人及 小鼠染色體上的位置等。[經濟部技術處 website]。國家衛生研究院目前有基因體的肝癌 研究資庫—肝癌 EST 資料庫[國家衛生研究院 website]。目前這些研究成果，提供肝病 無論在基因體或蛋白質體研究相當好的基礎，如能再結合相關既有的肝病研究基礎，將 可打造臺灣成爲全球肝病研究中心。

隨著後基因體時代來臨，目前國際上數百個蛋白質體研究計畫在進行[Wasinger and Corthals，2002]，亞洲的新加坡及韓國的 Yonsei Proteome Research Center(YPRC)針對肝 癌進行蛋白質體及生物資訊的整合型研究並分別發表J. of Chromatography B [Liang et al，2002]，Proteomics[Cho et al，2002]國際期刊，人類肝臟蛋白質體(HLPP)計畫也開始 進行。國內目前有關肝癌的研究組織，則零星分散各研究及學術單位，未能如上述所列

國家能有系統規劃及分工推動其國內的肝癌研究，國內目前的肝癌常設相關研究組織：

1. 台灣癌症臨床研究合作組織（Taiwan Cooperative Oncology Group,簡稱 TCOG）：

衛生研究院於2002 年推動 的「台灣癌症臨床研究合作組織」（Taiwan Cooperative Oncology Group,簡稱 TCOG），結合國內二十二個區域級以上教學醫院，進行同 一癌症治療方法的院際臨床試驗合作模式，快速提昇台灣癌症治療的技術及研究 水準，是台灣醫學界第一個成功合作的典範。提昇國內癌症研究推向國際舞台的 重要里程，肝癌為其中之一的疾病委員會。在擴展的過程中，TCOG 也逐步建立 了統計諮詢及研究計劃審查的機制以及各種作業準則；為確保 TCOG 各研究計劃 原始登陸資料之完整與正確，TCOG 稽核委員會每年定期至各會員醫院進行資料 的視查，並與醫院溝通改進，以達資料品管與教育功能。

2. 國衛院自 1997 年籌辦有關「病毒性肝炎與肝癌研討會」目前已籌辦至第四屆。

提到台灣對世界醫藥衛生的貢獻，許多人自然會想到肝病研究。然而，就整體水準而言，

不過比起其他醫學研究領域，台灣的確因肝病而受到國際矚目。由於台灣人口中曾經感 染 B 型肝炎病毒的比例遠高於全球其他國家， 所以為數眾多的帶原者遂成為臨床研究 的對象，提供肝病研究學者許多的機會。國內除國家基因體計畫外，有關肝癌的研究則 零星分布於其他學術單位及研究機構，相對於南韓、新加坡、中國大陸的在肝癌研究的 大型整合計畫。尤其面對HUPO 的 HLPP 國際整合優勢，值得國內思考未來肝癌的研究 策略，繼續保持台灣在肝炎研究的優勢。

第三章 研究方法

本章將從已發表的蛋白質體資料管理系統及內部實驗流程規劃系統功能需求，並採用 web-based 架構，前端為瀏覽器、後端的資料庫及中介層的 web 主機。蛋白質體所產生 各項實驗資料中如何擷取系統所需資料及轉換成系統格式及整合肝癌病患的診斷及生 化檢驗資料。最後藉由系統的查詢功能檢視所有的相關資訊及系統滿意度評估。相關論 述如下：

3.1 蛋白質體資訊系統需求

蛋白質體研究步驟依序為：[Chambers et al，2000]、[Westermeier and Naven，2002]

1. 組織或細胞溶解出蛋白質萃取物：自待測樣品中取出蛋白質。

2. 二維電泳實驗：將萃取物中蛋白質混合體分離成個別蛋白質。

3. 二維電泳膠片掃瞄及影像比對：取出興趣點蛋白質。

4. 質譜分析：胰蛋白酶分解蛋白質成胜 ，由實驗的質譜至公用資料庫比對，判讀 蛋白質。

詳細流程圖如圖3.1 蛋白質體實驗流程圖。

Extract proteins from cells/tissue

2D-gel electrophoresis

Image analysis of gel

Identification of proteins Isolation of spots of interest

Trypsin digestion of protein

Mass spectrometry of tryptic fragments

1

圖 3.1：蛋白質體研究的實驗步驟[Chambers，2000]。

蛋白質體實驗步驟相當繁瑣、複雜，每一步驟又需經過其他實驗的處理，所產生的數據 包含圖型、表格、文字各種型式。為設計適合的蛋白質體資訊管理系統，從文獻中歸納 蛋白質體資訊管理系統的特點，及蛋白質體實驗室實驗流程(長庚大學中醫系的蛋白質 體實驗的實際流程)。

一、蛋白質體的資訊系統：

1. UAB(University of Alabama at Birmingham) proteomics database[Hill and Kim，

2003]，從實驗室資訊管理(LIMS)角度，提供蛋白質體研究的基本資料管理如二維 電泳膠片影像、質譜分析的資料如分子量等、蛋白質點的儲存，處理，及視覺化 的資料存取方式。UAB 系統查詢要是藉由蛋白質(spot of interest)為中心的關連式 資料設計。提供完整每一膠片上與蛋白質點的對應圖。

2. PARIS (The Proteomic Analysis and Resources Indexation System ) [Wang et al，2004]

蛋白質體資訊管理系統，強調系統應依據實驗流程(workflow)，除基本資料管理功 能外應加入知識分享及資料交換的功能。

3. YPRC-PDB[Cho et al，2002] 除蛋白質資料管理功能外，加入臨床病患資料，將資 料庫擴增成資料倉儲架構，系統結合資料探勘工具，協助biomarker 的發現。

4. ProDB[Wilke et al，2003]本系統的設計強調大量的自動化，所有的流程資料收集及 分析均有軟體配合，尤其針對蛋白質體實驗容易產生瓶頸的質譜比對分析，從人 工參數調整改良自動調整，整體實驗效率更能大幅提昇。

二、內部流程分析：

目前的蛋白質體資料管由影像分析軟體軟體分析後，比對分析結果直接儲存於個人電腦 上，二維電泳膠片上經質譜分析後所得的結果，以電子檔案方式儲存，其他的相當資料 如樣品來源、實驗條件紙本方式記錄，這些資料二維電泳膠片、判讀蛋白質資料、實驗 樣品、實驗條件，缺乏整體管理系統。

建立蛋白質體資訊管理系統具備下列各功能：

1. 資料管理(LIMS)：妥善規劃資料管理為蛋白質體資料管理最基本功能，HUPO 於 2003 七月在 Maryland 所舉辦的 workshop 中針對 LIMS 的講習[HUPO website，

2004]，作好資料存儲是未來所有生物資訊發展的基礎。

2. 資料分享(data sharing and)：妥善規劃資料管理系統包含資料架構、存儲、呈現、

資訊整合項目及提供不同的資料檢索功能，提供不同需求的資料查詢[Wang et al，

2004]。

3. 資料探索(data exploration) ：如何將各原始資料依其關係及結構處理後，以生物知

識的觀點呈現結果而不是強調原始資料的呈現，提供生物學家或不同領域的研究 檢視[Wang et al，2004]。

4. 圖形介面：提供使用者最方便的操作環境如圖形介面(Graphic User Interface)設計，

瀏覽器的操作介面不需另外安裝其他程式。完成視覺化的資料檢視的功能。

5. 協同平台：實驗室大都經由分工完成，系統功能應配合實驗室的分工流程規劃，

藉由編碼及使用者登入控管，多人完成資料的輸入。整合其他資料：如基因體的 研究、蛋白質結構、或其他資料，增加系統的實用價值如應用臨床診斷、治療、

新藥開發等。

3.2 肝臟診斷資料

在肝癌的治療中早期發現是非常重要的，如在晚期發現通常已失去治療的時機。因此，

在肝癌的研究中，大部分的研究都致力於發現有效診斷指標以便早期治療。

肝臟為人體中新陳代謝最複雜的器官。肝細胞的疾病多少會引起肝臟功能的改變，由此 可作為評估肝病的參考。針對檢查肝病而設計用於診斷、治療預後之判斷的測定法稱為 肝功能檢查(如附錄二)。在臨床的診斷上，醫師通常搭配肝功能檢查協助診斷各種肝病 [Schwartz，1989]、[Zuidema，1991]、[何敏夫，1991]。本研究整合結構的資料如肝功 能的檢驗，病理報告的期別、放射線報告的病變部位，病患基本資料的年齡、血型，這 些結構化的資料，可提供資料查詢時更客觀的判斷。

經肝癌臨床醫師篩選，選擇肝功能檢查中的七個項目為整合診斷資料項目：

1. GOT ( SGOT 或 AST )：最為大家所熟知的是 GOT 與 GPT，幾乎 90% 以上的

肝功能異常，GOT 與 GPT 都會上升。過度勞累、飲酒、服藥過量、病毒性肝炎 等，都可能導致肝臟負荷過 重，造成肝細胞受損，而使 GOT、GPT 上 升。嚴重 的肝病，例如：嚴重慢性活動性肝炎、肝硬化、肝癌 等，GOT 及 GPT 的數值 往往不會很高，大概介於數十到一百多，且經常 GOT 數值大於 GPT。

2. GPT ( SGPT 或 ALT )：臨床上常用 GPT 來評估肝細胞受損程度及肝病的急慢 性分類，更是肝病治療成效的重要指標。在大部份的肝病中，GOT 的數值通常都 會小於 GPT。若慢性肝炎有逐漸演變成肝硬化或肝癌的傾向時，GOT 的數值常 會高過 GPT。

3. 鹼性磷酯酶(ALP)：臨床上用以檢測原發性肝癌、病毒性肝炎、肝硬化、膽道阻塞。

4. 乳酸脫氫酶(LDH)：惡性腫瘍，特別是轉移性肝癌在臨床上檢驗相當重要指標，尤 其是區別診斷肝病時更具意義。

5. 白蛋白(Albumin)：血清白蛋白常用來評估一個人的營養狀態、肝臟合成白蛋白的 功能、及膠質滲透壓的平衡狀態。因為白蛋白合成於肝細胞中，當嚴重肝病、肝 硬化、肝癌發生時，白蛋白的合成出現障礙，血中濃度明顯下降。

6. 總膽紅素(direct bilirubin)：直接膽紅素常用來評估肝臟及膽囊方面的疾病。配合下 列的直接膽紅素共同判斷。

7. 直接膽紅素(direct bilirubin)：直接膽紅素常用來評估肝臟及膽囊方面的疾病。它上 升的原因往往和肝膽方面的疾病有關，例如肝炎、肝硬化、膽結石、膽道阻塞等。

3.3 系統分析及設計

3.3 系統分析及設計