從精準醫療到AI選豬!基龍米克斯彎道超車,靠的是機器學習關聯性分析法

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小豬出生後七天,就出用AI基因定序選出「天選之豬」。 圖片來源:農委會畜產試驗所 提供

18歲的基因定序先鋒基龍米克斯,不只持續發展婦幼健康及癌症基因檢測,更用AI切入藍海市場,發展新商業模式,從精準醫療跨足AI選豬,去年祭出的全基因組機器學習關聯性分析法,將是進一步橫向擴展各個垂直領域的重要基礎。

出生7天的小豬,能否成為每年550萬頭養殖豬之中的「天選之豬」?只要在小豬身上抽出3 c.c.血液,送進實驗室中掃描小豬DNA上的30億個鹼基,經過超級電腦的高速運算,基龍米克斯運用「全基因組機器學習關聯性分析法」快速比對種原資料庫,從血液裡找出基因標記,就能用AI預測這隻小豬是否有做為種豬的潛質,目前掌握這項精準預測技術的公司正是基龍米克斯。

基龍米克斯實驗室多年來也投入物種基因解碼,奠定基因定序、運算、分析生物大數據的基礎。 圖片來源:基龍米克斯 提供

基龍米克斯是一家誕生於千禧年的基因檢測公司,當時是生物科技風起雲湧的黃金年代,總共有十幾家陸續成立,時至今日,基龍米克斯不僅是少數倖存者,營運規模也從創業初期3千萬資本額的6人團隊,發展至今成為近6億資本額的120人公司。

放眼精準醫療,從自己最具優勢的地方開始做起

對大多數人來說,基龍米克斯也許是陌生的,然而,這個從六人團隊開始扎根市場的生物科技公司,一路走來跌跌撞撞,卻也扎扎實實地寫下了自己的傳奇故事。基龍米克斯的創始成員全都來自中研院水稻基因體中心,這是一個技術與中、美、法、日能並駕其驅的團隊,基龍米克斯董事長游卓遊說:「水稻有十對染色體,當時有技術能力完成一整對染色體基因解碼的國家只有台、中、美、法、日,其中中研院完成水稻第五對染色體的完整解碼,讓台灣在水稻基因解碼領域佔有關鍵角色。」

2013年,基龍米克斯因緣際會與海洋大學合作完成櫻花鉤吻鮭的基因解碼,打下了基因定序、運算、分析生物大數據的基礎。2015年順勢轉進精準醫療市場,積極投入產前檢測和癌症檢測。但「這裡殺成一片紅海!」游卓遠說。光是做產前基因檢測的業者就有五家,而台灣新生兒不到20萬人,其中會做基因檢測的產婦不到10%。

游卓遠指出,所有基因檢測公司都想像未來每個人可以做基因解碼,得到保健資訊、健康風險的資訊,應用在投藥及治療上。然而,一來病患不會跳過醫院做基因檢測,二來基因檢測是自費項目,是精準醫療難以推動的兩大主因。(讓機器人成為問診幫手!MIT教授:「人機協作」能讓每位醫師都是名醫

基龍米克斯董事長游卓遠表示,切入精準農業藍海市場,是要為未來的精準醫療做準備。 圖片來源:郭芝榕 攝

此外,缺乏台灣健保資料庫及人體基因解碼,台灣很難發展真正的精準醫療。即便業者跟單一或少數醫院合作,也很難發展出跨醫院的全國殺手級應用。游卓遠表示,台灣精準醫療要等中研院公開「台灣人體生物資料庫」後,才有可能啟動。

游卓遠直言,「以前我們沒辦法做數位轉型,是因為過去只是幫別人代工做基因定序檢測,沒辦法把產出的資料做加值應用,創造我們的服務價值。」但是,資料產出的技術門檻越來越低,基龍米克斯正在找尋藍海市場之際,恰巧看到國外指標性的育種、種苗公司都投入基因定序的精準農業,回看台灣,目前還看不到競爭者想投入AI農業基因定序市場。他進一步指出,「我們必須帶動這個風潮,從自己最具優勢的地方開始做起。」

基龍米克斯謹慎評估後,選擇從市場接受度最高,而且已經有現成檢定業務及完整性狀種原資料庫的「種豬」做起。游卓遠表示,用AI預測種豬,是基龍米克斯第一個產出價值應用的嘗試,為的是累積AI應用、資料庫、知識的技術能量。農委會畜產試驗所曾預估,結合AI與基因定序,種豬產值可望達到34億元。口蹄疫爆發前的全盛時期,台灣一年有1,500萬頭豬,還能外銷日本。如今台灣人每年要吃800萬頭豬,一年的產值可達700億元。

用AI預測種豬的關鍵:基因解碼、種原資料庫

基龍米克斯實驗室透過全基因組機器學習關聯性分析法,進一步比對種原資料庫,預測小豬成為種豬的潛質。 圖片來源:基龍米克斯 提供

先切入物種的基因定序及AI應用,聽起來與人體基因定序天差地遠,對基龍米克斯來說卻是多年來能量蓄積的合理展現。

要怎麼樣用AI預測小豬是否為優良種豬呢?游卓遠表示,首先得定義優良種豬,40年來農民全憑多年經驗判定小豬走路姿勢等外觀條件,再決定是否把小豬送到畜產試驗所中央檢定站進行「種豬」的性能檢定。也就是要讓小豬在一致環境因素下養殖三個月,並且追蹤各種數據變化,比如體重變化、背脂厚度、腰眼肉厚度、飼料換肉率等數據,才能選出高繁殖力及屠體性能好的種豬,通過中央的檢定,整個過程「就像小豬的選美比賽一樣,長得好的種豬,拍賣價格就高。」游卓遠說。

如今有了AI及基因定序技術,小豬出生168小時後在身上抽取血液,就可以知道這隻小豬能否繼續被栽培為種豬,成為台灣每年550萬頭在養豬當中能被送去做性能檢定的1000隻種豬之一,大幅省下養豬農的時間和成本。

AI分析種豬能夠如此精準,也歸功於國內長期累積的種豬種原資料庫及種原庫。
圖片來源:農委會畜產試驗所 提供

「過去要花幾百萬才能做一隻豬的基因解碼,現在只要花幾千元!」游卓遠指出。這個轉折的關鍵主要是因為基因定序技術快速演進,以及AI分析所需要的數據量已經有相當基礎。台灣從1975年就開始做種豬性能檢定,40年來保存完整的種豬種原資料庫及種原庫,每隻性能檢定的小豬都有完整記錄,包括耳號、名字、父母系譜、性狀記錄,還有如血液、組織樣本等生物材料。2010年之後技術快速演進,產出資料的成本下降,也讓基因解碼的結果開始能延伸應用產生價值。

有了完整的種原資料庫,再加上基龍米克斯為2,500頭豬做出的基因解碼,過程中,結合農委會畜產試驗所、宜蘭大學、展東科技大學、華碩健康、資策會和國網中心超級電腦等跨領域的資源,讓基龍米克斯能進一步分析出長得快的種豬基因型,藉由這些基因型去預測小豬未來能否成為種豬,產出讓農業提升價值的結果,基因檢測終於能實踐在「預測未來」

游卓遠指出,AI選豬的應用未來可分為三階段,第一,短期目標是透過小豬的性能檢定,將台灣40年來選豬的經驗,利用基因定序和機器學習AI技術,教電腦選出優良的種豬。第二,長期規劃的目標是投入育種管理,用基因定序技術做出配種建議,生出符合市場需求的小豬。第三,永續發展的目標是做好台灣豬的種原保存。

得力於AI及基因定序技術,豬農省下了許多養豬的時間和成本。
圖片來源:農委會畜產試驗所 提供

「物種基因解碼像是插旗子,為了要找性狀的關聯性。我們必須把台灣物種的基因解碼通通記錄下來,相信有朝一日會用得上。」基龍米克斯的發展至此,游卓遠也不諱言,現階段切入種豬等精準農業藍海市場,是AI數位轉型的一個起點,也是一個重要的過程,最終目標仍是要「為未來的精準醫療做準備」,透過精進AI和基因定序技術,當未來有機會開放「台灣人體生物資料庫」時,基龍米克斯將能快速推出精準醫療的相關應用。

未來,基龍米克斯的發展策略,將會把AI應用橫向擴展到農業產業各領域,先從畜產的豬開始,接下來計畫擴及水產養殖、農作物等行業。游卓遠細數石斑魚、九孔、草蝦、香蕉、豬及蘭花,都是台灣過去的驕傲,卻全都盛極而衰,雖然有栽培管理和開發新品種的能力,卻難以規模化。他感歎,「台灣的種植、養殖經驗被學走之後,栽培成本高,就沒有競爭力了。」

因此,基龍米克斯想整合學界研究成果,再利用基因定序及AI的優勢強化農業產業的競爭力,讓台灣農業產業持續保持領先。游卓越說「這件事必須要有人做,我們要幫台灣農業的未來做好準備!」

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