港中學聯隊以AI研究抗癌肽 可減肺癌化療藥用量 赴法參賽獲3獎

撰文:盧勁揚
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浸信會呂明才中學、迦密柏雨中學、九龍真光中學、東華三院伍若瑜夫人紀念中學、旅港開平商會中學及荃灣公立何傳耀紀念中學早前組成聯隊「HK-Joint-School」,參加由麻省理工學院舉辦的「國際遺傳工程機器設計競賽」(iGEM),以人工智能找出有助肺癌治療的抗癌肽,即使減少化療藥物劑量仍可獲得相若治療效果,研究獲得3個獎項,包括最高級別的金獎、全球高中組別「最佳教育推廣」和「最佳模型」的首五名。

聯隊為了驗證人工智能的推測,花了整個暑假在學校進行實驗。九龍真光中學陳曉楠同學說研究必須進行「好多好多好多好多次」以確保一致性及能夠被重複,亦指研究失敗機率高,曾擔心原本可行的抗癌肽會誤被人工智能篩走。聯隊隊員對於能夠獲獎感到十分高興。

「HK-Joint-School」由6間學校約60名學生組成,參加「國際遺傳工程機器設計競賽」(iGEM),研究以人工智能找出有助肺癌治療的抗癌肽,獲得3個獎項。(受訪者提供)

研究針對非小細胞肺癌 數學模型助找出理想劑量比例

聯隊的研究運用2024諾貝爾化學獎得主也曾使用的人工智能「Alpha Fold」預測能夠抑制肺癌細胞活性的抗癌肽,然後以轉基因技術將相關基因導入大腸桿菌之中,從而製作出具有抗癌能力的抗癌肽,透過實驗確認抗癌肽的療效後就將其命名為KAPI(KRAS and PDEδ Inhibitor)。

浸信會呂明才中學、迦密柏雨中學、九龍真光中學、東華三院伍若瑜夫人紀念中學、旅港開平商會中學及荃灣公立何傳耀紀念中學早前組成聯隊「HK-Joint-School」,參加由麻省理工學院舉辦的「國際遺傳工程機器設計競賽」(iGEM)。(梁鵬威攝)

東華三院伍若瑜夫人紀念中學李芷貽同學指「KAPI」主要針對治療非小細胞肺癌,屬肺癌分支之一。KAPI可以結合化療藥帶出協同效應,有助在相若治療效果的前提下減少所使用的化療藥物劑量,從而減輕化療藥物帶來的副作用。旅港開平商會中學王俊逸同學補充指,化療藥物濃度太高容易出現抗藥性,後期治療效果不彰,而抗癌肽透過不同機制抑制癌細胞生長,減少化療藥物劑量亦可為病人節省醫療費用。

另一名九龍真光中學的隊員黃心怡同學表示,他們現時已經擁有數學模型,能夠計算使用不同劑量的KAPI可以抑制到多少癌細胞,只要輸入病人的身體資料及醫療紀錄,就可以模擬到不同劑量的KAPI在病人體內的狀況。參考一般癌症治療方法以抑制90%癌細胞為目標,該數學模型有助找出所需要的最低劑量KAPI,以免劑量太高可能導致副作用或治療成本過高。

學懂一個字要看數篇論文 請教權威找出不足之處

研究運用的生物知識及數學模型有不少達到大學程度,因此聯隊學生需自行鑽研大量學術論文學習相關知識。陳曉楠同學直言「一開始入手(閱讀學術論文)係比較困難」,其中學習測試藥物的標準流程是較容易的部份,至於與生物或癌症相關的論文就有很多專業用字或新知識,「要針對一份論文入面一個字,再去睇另一份論文,再睇另一份論文」。

聯隊亦有請教不同專家,包括候任中文大學校長盧煜明、中大醫學院腫瘤學系主任莫樹錦、臨床腫瘤科醫生林嘉安等。迦密柏雨中學蘇忠燁同學提到,聯隊獲盧煜明教授建議透過qPCR實驗驗證他們的想法;陳曉楠同學補充指,他們與盧教授見面之前,其實未有想到要證實抗癌肽的機制,一度成為研究的重大漏洞。

設計桌遊及舉辦活動 向公眾推廣生物科技

學術研究之外,聯隊設計了一系列產品及宣傳品,包括桌上遊戲、繪本、小冊子等,向幼學生普及生物科技知識,亦舉辦了多場合成生物學工作坊,向公眾推廣生物科技,參加者包括聽障人士。聯隊的教育推廣工作主要由浸信會呂明才中學的隊員負責,該校陸雋熹同學表示,他們的教育推廣工作持續近一年,製作的桌上遊戲類似經典桌遊大富翁,玩家於玩桌遊期間就可以了解到他們的研究計劃及學習生物科技知識。

教師為學生穿針引線 讚學生自學能力高

受訪期間,學生們不時提到能夠完成研究及贏得獎項有賴老師及導師們的指導。伍若瑜夫人紀念中學的黃億艇老師提到,學生於研究期間會遇上不同困難,而老師的角色就是要穿針引線,為學生找來強而有力的幫手,解決各種問題。九龍真光中學陳鈞偉老師補充指,他們會為學生提供基礎知識,「去到好深嘅嘢,佢哋真係要自己睇」,可見學生自學能力相當高。他又提到學生於比賽時需要靠自己回答評判提問,老師只能在背後打氣,所以學生的英語及表達能力同樣重要。

研究達大學畢業論文水平具前瞻性

談及是次研究的程度,曾在大學進行研究的迦密柏雨中學王子揚老師說是次研究相當於大學生畢業論文級數,屬較有前瞻性的研究,黃億艇老師亦指雖然研究與推出市場有一段距離,但亦非一般中學生做到的事情。王子揚老師另外提到,組成聯隊學校各有強項,均注重學生培訓,他以迦密柏雨為例,學生於初中已經學習實驗的基本操作及原理,從中引起學生興趣及找出有潛質的學生,所以組隊參賽時已經擁有基礎科研能力,研究可以很快成形。

聯隊獲得不少外援提供協助,包括正在科技大學攻讀數學系哲學碩士鍾峻豪(左)及香港大學生物訊息學學士學生楊匡睿(右)。(梁鵬威攝)

聯隊獲得不少外援提供協助,當中包括正在科技大學攻讀數學系哲學碩士鍾峻豪,他期望iGEM可以成為學生們走進科研領域的契機,並體驗數學在其他科學範疇上帶來的實際應用。另一位外援楊匡睿是香港大學生物訊息學學士的學生,他說學生透過參加iGEM可以幫助學生認清志向,經驗有助計劃投身科研的學生,讓學生明白新一代的科研並不限於穿白袍在實驗穿工作,亦包括結合信息技術及生物科技。