Bioinformatics Core for Emerging Viruses

病毒所引發之感染症常造成人畜之全球性流行，最近較知名的如流感病毒，其致病性與造成肺炎及其他併發症致死之比例均高居不下；或腸病毒，於1998 年在台灣爆發78 孩童死亡之疫情以來，仍年復一年的威脅著我們。由於病毒獨特之基因排序與結構，極易產生突變、重組，造成毒性或感染性之改變，因而人類隨時有可能從彼此之間，或從其它物種(如禽類、豬、馬、牛等家畜)身上感染致病性之病毒，此病毒亦有可能進一步組裝成適合於人類間散播之超級新興病毒（如1918 年之西班牙流感、1957 年之亞洲流感、1968 年之香港流感，各自造成了數十萬至數千萬之傷亡；又如2003 年之SARS 病毒，以及2004 年以來之亞洲禽流感等）。由於人類無法自免於這種危機之外，因此我們急需進一步研究及瞭解病毒在同一物種、甚或不同物種間之互相作用機轉及其基因演變關係，希望對於未來病毒如何感染人類有進一步瞭解與控制。伴隨生物資訊學之快速發展，基因序列已被廣泛應用於病毒演化及作用機轉之分析。為了協助參與新興病毒相關研究者有效運用大量的分子序列資訊，我們將以數學、統計與資訊科學為基礎，結合現代資訊科技（軟體設計，資料庫，人機介面，演算法，模型建立等）與生物資訊學，建立下列序列演算及處理平台，以應用在台灣常見的新興病毒（如流感病毒、腸病毒等）之診斷及監測，並在分子生物層面進一步進行資料探勘，以提供實驗或其他應用之參考。我們將建立之平台包括下列功能：- 不同病毒間可能抗體交叉反應（potential antibody cross-reactivity）之分析- 病毒基因重組（recombination/reassortment）之分析- 利用分子序列進行新興病毒之偵測（detection）及分類（classification）- 病毒診斷晶片之探針設計（probe design）- 利用分子序列尋找兩種或多種病毒間的特徵點（species-associated molecular signatures）- 病毒同名（synonymous）及不同名突變（non-synonymous mutation）與演化之關係這些平台將廣泛使用資訊界及學術界通用之開放原始碼（open source）軟體、作業系統（如Linux Operating System）、資料庫管理系統（如MySQL Database Management System）、程式語言（如Java, PHP, Perl, etc.）及序列分析套件（如EMBOSS, ClustalW, BioEdit, BLAST, PHYLIP,Syn-SCAN, SimPlot, HMMER, 等）配合自行開發之程式模組，力求以最經濟之開發成本生產出最有效之工作平台。本計畫進行所需之絕大部份軟硬體將由長庚大學資訊工程系現有之資源支援。我們預期這個計畫將可對資訊科學之學生提供足夠的生物資訊相關訓練，並促成生物與資訊跨領域之有效結合。平均每一年我們將完成兩個上述模組之開發。依據過去與其他團隊（國家衛生研究院，衛生署疾病管制局，中央研究院，長庚醫院等）之合作經驗，我們深信這些分析平台將可幫助並促使臨床醫師或病毒學家充分並有效應用即時的分子序列資訊來進行偵測、監控、或發現新興病毒，以利後續各項實驗之設計與進行，或作為防疫措施之參考。由長庚大學生技系施信如教授（本計畫之共同主持人）領導之分子病毒研究團隊，將協助收集臨床資料或進行需要之生化實驗，以驗証上述平台之實效性。

Project ID:PB9609-4086
External Project ID:NSC96-2221-E182-059