臺大校友雙月刊第142期-生醫電資:跨域研究的突破創新,是改變世界的力量

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【生醫電資:跨域研究的突破創新,是改變世界的力量】

作者:朱于君 林雪玉 林韻雯 林致廷

國立臺灣大學生醫電子與資訊學研究所(簡稱生醫電資所)於2006年8月1日正式成立,是電機資訊學院旗下第一個跨領域學術單位。本所教學團隊主要由電機學群及資訊學群教師組成,獨特性在於結合電機與資訊兩大領域,進行生物醫學前膽研究及跨領域人才培育。本所歷經15年發展,從創始8位專任教師及2名博士班學生,成為含納35位教師、近200名碩博士研究生的學術機構。

自創所以來,本所教師參與的研究計畫,總金額已逾5億元。其中包含科技部、經濟部、教育部、國家衛生研究院等國家大型研究計畫;豐富的學術研究量能,展現在十餘例創新技術成功轉移產業實務之上。諸多畢業校友的優異表現,更是本所跨領域教育培養新專才的證明。舉凡生醫資訊相關產業至學術界,從科技公司工程師、新創公司創辦人,而至醫院醫師、大學教師等領域,皆有本所優秀畢業生的蹤影,例如泰博科技股份有限公司陳朝旺董事長、諾亞克科技股份有限公司沈家平執行長等。
能夠取得如此豐碩的成就,關鍵即在於生醫電資所獨具的「跨域整合」優勢。簡單地說明,當知識越來越專業化,學科劃分得越細緻,代表專長領域正在被劃分為更小、更零碎的片段。然而,不僅學科專精化的情勢正在茁長,天秤另一端的情勢亦正在逆轉,傳統學科的界線逐漸消失,跨領域學習所成就的加乘效果,正一步步在生醫電資所展現其革命成果。
舉例而言,生醫電資所李百祺教授,即是此中的佼佼者。現任臺大研究發展處研發長的李百祺教授,為本所創設所長,他帶領生醫電資所從有限的資源中一步一腳印、篳路藍縷,實踐並展現跨域研究突破創新的力量。
李教授為電機背景出身,跨足生醫工程界至今,所帶領的超音波影像實驗室(Lab of Biomedical Engineering with Light and Sound)所掌握的光聲系統,不只在生物醫療面向有多變的應用,更能夠有效解決目前醫療上所遇到的瓶頸。其研究成果不僅在生醫超音波領域領先全球,更獲得無數獎項,僅在2018年就獲得IFMBE Vladimir K. Zworykin Award以及IEEE UFFC Distinguished Lecturer兩大獎項,以及國際四個重要學會Fellow(IEEE、IAMBE、AIUM、SPIE)肯定。歷來在國內也獲得教育部第63屆學術獎、中國工程師學會傑出工程教授獎、第十五屆有庠科技講座(生技醫藥)、三次國科會傑出獎等多項大獎。其產學合作的相關成果更陸續獲得教育部產學合作獎、固本精進績優計畫以及第八屆國家新創獎等。李教授這些豐功偉業的關鍵,別無其他,便是從訓練自己擺脫習慣性看待各種觀念開始。當電機遇上生物醫學,跨領域研究的視野不再只是單向、直線式、非黑即白的思考邏輯,交會點開始在各處併發火花。秉持著這樣的觀點,目前他的研究重心落在醫學工程領域,戮力發展超音波影像在生物醫學上之應用,他以深入瞭解超音波影像物理機制為核心目標,以信號處理演算法為工具,提昇臨床及研究價值為目標。
持續在臨床超音波影像技術研究路上耕耘的李百祺教授,始終以創造「有價值的改變」為核心目標。身為學界技術轉移產業的多項專利持有人,李教授相信,不管在學術面抑或產業界,若是科學技術無法應用,便只是金字塔內的寶藏;倘若一成不變,則失去了創造的力量。跨域研究應用與革新的結果,是工程領域對人類科技發展最有貢獻的價值。
勇於跨出舒適圈,創造奇蹟的另一跨領域傑出成就者,是本所莊曜宇教授。莊教授於近20年前受邀返國任職於臺大電機系,並於本所創設後轉任,為全臺大專院校首位以生物醫學跨領域背景進入電機系服務的學者,開臺灣跨生醫與電資領域學術研究之先河。莊教授長期致力於生物晶片開發與癌症相關之基因體研究,並數度取得重大成果。例如其帶領生物資訊暨生物統計核心實驗室(Bioinformatics & Biostatistics Core Lab)研究團隊開發出堪稱「基因算命」的治療結果預測系統,利用高通量生物晶片技術,分析血癌病患之基因表現圖譜,並使用生物資訊之分析方法,發現了在血癌中相當重要的三個微小核糖核酸(miR-9-5p、miR-155-5p與miR-203),以及另外十一個基因的表現可以影響病人的預後,並將這些微小核糖核酸及基因分別建構了兩套預測分數系統。未來病患在確診時,只需要測量這些微小核糖核酸及基因的表現情形並計算分數,即可快速預測病患接受治療後的反應,極具臨床應用實力。
於臺大任教期間,莊教授開發出許多基因資料庫,並將其應用於系統性分析高通量基因體資料,尋找可能之疾病機轉與預後應用,提供了臨床治療策略的參考,對於臺灣醫界在治療及用藥層面,貢獻卓越。也因此屢獲重大獎項,例如臺灣乳癌防治基金會「第五屆乳癌優秀研究獎」、中華民國癌症醫學會「董大成博士癌症基礎醫學研究傑出獎」等。
此外,本所曾宇鳳教授亦為跨界創新的典範之一。曾宇鳳教授於臺大藥學系畢業後,便到美國芝加哥伊利諾大學直攻藥物化學與生藥學博士,專精於計算化學及電腦輔助藥物設計,其帶領的計算分子設計與代謝體學實驗室 (Computational Molecular Design & Metabolomics Laboratory)和臺大醫院合作,透過人工智慧(AI, artificial intelligence)分子篩選與蛋白質嵌合模擬,加上大數據分析,以複雜的演算法翻轉現有藥物機制,成功開發出可治療神經退化或精神疾病的新藥RS-D7,成為AI製藥的老藥新生成功案例。
同時,曾宇鳳教授從未放棄讓新藥上市的希望,每一款新藥的出現,都象徵著一個疾病被治癒的可能性,有鑑於許多創新性的構想及研究成果雖然來自於學研單位,但卻常因資金、人力、或對市場端的不瞭解,而使尖端技術無法技術轉移面市,在因緣際會下,她加入了SPARK計畫。此計畫源自2006年美國史丹福大學的一種創新輔導模式,Stanford SPARK計畫培訓對象以新藥團隊為主,擁有堅強的業師顧問團、完善的學術產業交流平台,並積極舉辦藥物研發各項課程和完整的商業化概念,以解決未滿足的臨床需求為目標。曾教授身體力行親自參與SPARK團隊甄選,成功地將其研究成果技術轉移;其擔任科學顧問之新創公司更進一步提升了新藥開發效率,以AI技術打破臨床前試驗瓶頸,提供了藥物開發流程中的實驗結果預測解決方案,翻轉傳統新藥研發流程。由於以上傑出的研究成果,曾宇鳳教授本人及其團隊,近年來屢獲殊榮,迄今已獲得二次「國家新創獎」、二次未來科技展「未來科技突破獎」、二次臺大電機系系友「科技研究創新獎」、亞洲生技大會「傑出生技產業獎──年度創新獎」等,成為學研成果技轉衍生新創的標竿。曾教授更在2018年接下SPARK亞洲區域委員會(SPARK Regional Committee)主席的重任,未來將負責統整亞洲地區各國SPARK 計畫之鏈結與交流。
上述三位生醫電資所教授的人生經驗歷程,讓我們看見了跨界思考模式在異場域碰撞(intersection)激起的燦爛火花。梅迪奇集團(The Medici Group)創辦人暨執行長法蘭斯‧約翰森(Frans Johansson)提出的知名理論「梅迪奇效應」(The Medici Effect)就是在闡揚這樣的觀念。人生路上,我們會經過一個又一個的交叉路口,在這些人生交會點上,假若能夠打破單一視野的限制,那麼這些在交會點所不斷產生的新構想,即可能轉化為突破性的創新。「梅迪奇效應」的核心理念,在於相信突破性創意會不斷出現在不同領域、構想、人物和文化的交會點上,進而產生多樣性、成為創新的養分。本所成立的核心目標,與上述觀點不謀而合。不斷打破過去不同科系分野,由各專業領域的教師,以能力為導向進行課程規劃,培養具備分析與知識運用能力的學生。藉由跨領域學習,我們嘗試協助學生系統性地跨領域學習,以激發創新思維,開始人生多樣性的追求。而本所不偏廢教學或研究的舉措,使現今本所的碩、博士班研究生,不僅在教學上已有完整的生物醫學、創新創業、電機、資訊、AI等課程學習;在優秀教授的指導下,亦透過執行國家級大型產學計畫,獲得學習及實作最新的醫療技術的機會。我們持續在學習駕馭交會點的力量,嘗試打破過去不同科系堅壁分野的現象,努力成為臺大推動跨領域學習的搖籃,成為整合生醫/工程/資訊跨領域研究的典範。

本所創設十餘年來,因應生物科技的快速發展,佐以政府政策的支持,始終在前瞻科技創新領域佔有先機。尤其在COVID-19疫情全球延燒的當下,AI技術於醫療體系的技術應用更顯重要。生醫電資領域研究從沒有像今日這樣充滿史無前例的機會及挑戰,我們期許生醫電資所能夠成為生醫/工程/電資界跨領域學習的搖籃及典範,以跨域研究的突破創新,創造改變世界的力量。(本期專欄策畫/電機工程學系林清富特聘教授)

延伸閱讀:
法蘭斯‧約翰森 (Frans Johansson),2018,《梅迪奇效應:跨界思考的技術,改變世界的力量》,台北:商周出版。
作者小檔案
朱于君
國立成功大學臺灣文學研究所碩士。2010年起擔任臺大生醫電子及資訊學研究所辦公室專任助理,負責學生事務。
林雪玉
國立臺灣師範大學音樂碩士,2015年起擔任臺大生醫電子及資訊學研究所專任助理,負責教師人事、各項計畫、經費核銷及財產管理等職務。
林韻雯
靜宜大學觀光事業學系學士。2020年起擔任臺大生醫電子及資訊學研究所行政組員,負責所上活動、畢業生流向及環安衛等職務。
林致廷
美國密西根大學電機及資訊工程學博士。2006年起服務於臺大電子工程學研究所和生醫電子及資訊學研究所,於2021年起擔任臺大生醫電子及資訊學研究所所長。