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王立三老師專訪|賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院

The Investigator 這次很榮幸邀請到ㄧ 賓州大學 (U Penn) 的王立三教授來分享他的經歷。現在就讓我們來了解他的學習和研究歷程吧!


現職
Associate Professor of Pathology and Laboratory Medicine, Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania

經歷
Postdoctoral Researcher, University of Pennsylvania
Ph.D., Computer Sciences, University Of Texas At Austin
M.S., Electrical Engineering, National Taiwan University
B.S., Electrical Engineering, National Taiwan University

研究領域
阿茲海默症與失智症之遺傳基因體研究
(Genetics of Alzheimer’s Disease and Related Dementia)
基因組學之大數據分析計算方法
(Computational methods for big data in genomics research)


王教授在台灣半導體業正蓬勃發展的時期從台大電機系畢業,並在台大電機研究所碩士班時,做 IC 設計相關的研究。在此期間網路的快速發展帶給教授很大的影響與刺激,因此決定到 The University of Texas at Austin (UT Austin) 就讀演算法領域的博士班。

在 UT Austin 時,因為修了指導教授的課,王教授開始對生物資訊產生興趣而投入生物資訊的研究。 他認為演化和資工的共同語言就是數學,所以博士班時期王教授的研究著重於生物演化的演算法。為了更進一步了解生物領域,在博後的時候進入了賓州大學 (U Penn),開始接觸了基因體研究。博後時期,王教授除了電腦計算方面的研究外,也累積了一些實際實驗的經驗。這些實際操作實驗的經驗讓他更深入瞭解平常分析的資料,理解資料背後的意義以及知道哪裡可能發生人為假象 (Artifact)。

在 2006 年時,賓州大學正在尋找運用生物資訊來分析老化基因體的老師,王教授便申請了這個機會拿到了教職並建立了自己的實驗室,開始了老化基因體的研究。教授認為生物資訊要在資料複雜的情況下才有發揮的空間,並在和華盛頓大學的合作者的合作下,他也開始投入了  large scale GWAS 【註】 和阿茲海默症的研究。

  • 註:GWAS 全名為 genome-wide association study (全基因組關聯分析),是指在整體基因組上尋找序列之變異 (單核苷酸多型性 single nucleotide ploymorphism, SNP),並進行對照分析,找尋基因組上變異與表現性狀的可能關聯。

學習新技術的能力和看到大局的能力

回顧自己的研究之路,王教授笑著說這就是人生的機運,從台大電機系畢業後沒有向多數同學一樣投入半導體產業,飛越了半個地球來美國念資工博士班,在一連串的機運下,投入了阿茲海默的基因體研究。每個人的人生機運不同,但王教授認為對於有志走上研究之路的人而言,學習新技術的能力和能夠看到大局的能力是很重要的。

科技日新月異,成功的研究者要知道新的科技,也要有能力能夠學習新的技術。以基因體研究而言,定序技術的發展帶來新的資料型態,分析新資料的能力就能帶來不同的研究高度。王教授也鼓勵大家不要限制自己,如果害怕接受新的領域會錯失很多研究機會。就像是騎腳踏車,看再多理論告訴你怎麼騎腳踏車,如果你沒有踏上腳踏車的踏板,你永遠都學不會騎腳踏車。

同樣地,看到大局的能力在這個科技快速發展的時代也是很重要的能力。看到大局的能力指的是研究者能夠看到研究的重要性和影響力。由於人的時間有限,新的技術和新的領域很多,如何把自己的時間投入在有影響力的研究上對於研究者來講是個很重要的能力。教授認為要獲得看到大局的能力必須要透過三點 - 多閱讀、多交流和多思考。多閱讀各種領域的文章,多和別的研究者交流和合作。在閱讀和交流之間,多思考別人的領域有沒有可以運用在自己研究上的地方,多思考自己的研究的影響力和重要性,在大局裡面占了哪個角色。他認為好的研究想法都需要多年的累積和不斷的調整。另外,也鼓勵大家看看其他成功研究者的例子,學習他們如何發展自己的想法。

對於學界或業界的選擇,人脈都是很重要的。在學界,他鼓勵博士生和博士後研究者多參加會議、多給簡報、多跟別的研究者交流,建立自己的人脈。除了可以刺激自己接觸新的領域技術和想法外,也幫助培養自己綜觀大局的能力。此外,建立的人脈可以提供不同的合作機會。如果走上教職一途的研究者,建立的人脈在未來的升遷上也有很大的幫助。

另外,對於建立自己的人脈,王教授鼓勵大家可以在別人的簡報完後,主動一點去問問題然後自我介紹,給對方留下一點印象。或者,寫 email 給有興趣的教授也是一個不錯的方法。 在 email 上最好簡單扼要的說明做的研究和寫信對象的研究和自己研究的關聯性,最好可以點出可能的合作機會。王教授期許大家以建立長期的關係為目標來培養自己的人脈。

在就讀博士班的期間,王教授就了解到自己喜歡學校的環境,因此博士畢業之後就投入了博後的工作,並沒有考慮到業界工作。當然,決定要投入學界或業界是很多博士畢業生面臨的抉擇,王教授鼓勵大家在博士班時期多去嘗試,了解到自己喜歡什麼樣的環境。例如,如果考慮要去業界工作,就可以先去實習看看自己喜不喜歡業界的環境。

關於阿茲海默症研究的看法

同時我們也問到教授對於在今年初的一篇論文中發現造成牙齦炎的細菌與阿茲海默症有什麼樣的見解?

教授認為這是個值得更深入的研究,由於阿茲海默症的假說非常之多,如人類乳突病毒 (HPV) 與阿茲海默症等;目前我們已知此疾病跟免疫反應有關,也引領我們去探討他們之間的關聯性。再者過去認為的血腦屏障 (blood-brain-barrier) 應該是個孤立的環境與外圍物質分開,但似乎研究發現有些物質還是能進去並與神經細胞產生反應。當然細菌並非唯一的原因,未來也需要透過更多證據來指出細菌與阿茲海默症之間的關係,所以細菌與阿茲海默症的研究還有很長一段路要走。

訪談中我們也問到了目前已有許多研究透過 GWAS 來分析阿茲海默的基因體,請問教授認為對於阿茲海默來有沒有什麼關鍵的因素存在?

王教授表示,他無法說哪個因素對於阿茲海默症的成因最為重要,但已知阿茲海默症 (AD) 與大腦內的免疫反應有關係,並且經過基因關聯性分析出來的部分基因會影響免疫系統,所以目前許多研究都是針對免疫系統去探討。

然而,澱粉樣蛋白斑塊 (amyloid plaque) 依然是 AD 最明顯的病理標誌,但了解其他與此疾病相關的病理特徵依然相當重要,不論是遺傳性或是其他蛋白質,去探討它們是藉由什麼機制造成它。近年來許多臨床試驗燈的相繼失敗,都促使我們反思是否還有其他因子參與斑塊形成的過程?而王教授所參與的團隊也在今年三月發表於《Nature Genetics》利用 GWAS 發現與阿茲海默症相關的基因變異 (genetic variants) 也有參與脂質代謝 (lipid metabolism)。

王教授給就讀生物方面相關學生的建議

1.對於生科方面的學生如何了解資料分析?

教授鼓勵大家可以修一些基礎的課能來了解資料分析。學習資料分析時,留意那些統計方法是最好的分析方式,什麼可能造成人為假象。如果還想要了解更多,可以去學習如何寫程式,像是 R 或者 Python 入門都是不錯的選擇。另外一種方式是透過和資料科學家的合作,王教授強調修課固然重要,但藉由合作學習能夠學得更快。

2.除了在研究上,對於自己的健康與心情也是很重要的

良好的規律作息,維持心情以及培養嗜好放鬆也是相當重要,教授提到他的興趣是閱讀從科學到歷史或是哲學等。最近教授所讀的一本書叫做 being mortal ,是由哈佛大學教授 Atul Gawande 所撰寫的,這本書講述臨終末期的關懷護理,對於現代醫學反思以及個人經歷。在這先進發達的時代,我們不僅了解許多疾病的機制以及如何治療或預防,但是在臨終末期,卻不見得提高人生最後一段生活品質;很多上年紀的人,各種疾病纏身,只透過身上的管子來維持生命,那好像就是醫學失去它的意義。對於王教授研究阿茲海默症來說反思現實以及醫學上的問題也是很重要的一環。對於患有此疾病的患者來說,在生活品質上受到的影響非常巨大。

3.對於學生從碩士到博士應該具備什麼樣的條件及能力?

除了了解自己為什麼想讀博士班,能夠有條理地敘述出自己的想法或實驗也相當重要。另外雖然成績也是一大考量,但讓教授們仍希望能看到學生努力向上的態度。再者由於王老師的研究方向主要是計算生物學 (computational biology),所以希望來申請的學生具備有相當的 coding 技能,以及生物的相關知識來了解數據資料背後的意義。

4.給想要出國念博士班學生的建議?

對於許多亞洲學生來說,發問表達想法以及與其他學者或同儕交流是許多亞洲學生較缺乏的,因此老師鼓勵大家多看多聽多交流,勇於發問。教授也鼓勵學生,intellectual maturity 很重要,要知道自己在做什麼為何要念博士以及如何把自己的想法有條有理的讓他人理解,有效率地做實驗。對於博士班學生最好具備同時做兩項或以上的獨立實驗的能力,畢竟現實中不是每項實驗都能順利進行做出成果,如果一個實驗停滯不前,還有其他實驗能夠進行,如果這兩個獨立實驗具有相互關連性的話,或許從另一個角度切入能產生不一樣的想法。

感謝王教授這次分享自身寶貴的經歷,講述自己如何從工科跨到生物方面的領域以及對學生的鼓勵及建議,並以跨領域的角度帶大家進一步了解阿茲海默症。我們也期待在未來能看到更多對於阿茲海默症上的了解認知,同時也感謝王教授在這方面的貢獻。

 

訪問|魏廷燕、高唯真、黃子瑄、洪維謙
撰稿|魏廷燕、高唯真、黃子瑄、洪維謙
審稿|王立三老師、藍冠鈞、高唯真

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魏廷燕

現在就讀匹茲堡大學生醫工程學系博士班。曾在不同領域的實驗室短暫流浪過。有興趣的領域很廣泛,從合成生物學、系統生物學到神經科學,還在學習的階段所以就多聽多看。加入investigator就像是在迪士尼工作一樣美夢成真,在社團裡看到更多學到更多。

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高唯真

日本東北大學研究所。目前努力適應日本生活以及學習日文,主要專攻癌症方面基因和蛋白質的表達。對於細胞生物方面充滿的熱情及好奇,希望藉由Investigator 能與各不同領域的朋友一起學習交流。

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黃子瑄

黃子瑄

陽明大學腦科學研究所畢業,努力於研究上延續熱情和實踐。
希望藉由 Investigator 了解生醫的不同領域,和志同道合的夥伴一起學習成長,讓更多人發現科學的有趣。

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洪 維謙

洪 維謙

目前就讀國立陽明大學腦科學研究所,過去在中央研究院研究遺傳緩衝效應,早期在中央大學研究微脂粒類藥物遞送系統與蛋白質體微列陣。對科普抱持熱忱,想藉由investigator平台與大家一起學習也為科學推廣盡一份心力。

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