港中学联队以AI研究抗癌肽 可减肺癌化疗药用量 赴法参赛获3奖

撰文: 卢劲扬
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浸信会吕明才中学、迦密柏雨中学、九龙真光中学、东华三院伍若瑜夫人纪念中学、旅港开平商会中学及荃湾公立何传耀纪念中学早前组成联队“HK-Joint-School”,参加由麻州理工学院举办的“国际遗传工程机器设计竞赛”(iGEM),以人工智能找出有助肺癌治疗的抗癌肽,即使减少化疗药物剂量仍可获得相若治疗效果,研究获得3个奖项,包括最高级别的金奖、全球高中组别“最佳教育推广”和“最佳模型”的首五名。

联队为了验证人工智能的推测,花了整个暑假在学校进行实验。九龙真光中学陈晓楠同学说研究必须进行“好多好多好多好多次”以确保一致性及能够被重复,亦指研究失败机率高,曾担心原本可行的抗癌肽会误被人工智能筛走。联队队员对于能够获奖感到十分高兴。

“HK-Joint-School”由6间学校约60名学生组成,参加“国际遗传工程机器设计竞赛”(iGEM),研究以人工智能找出有助肺癌治疗的抗癌肽,获得3个奖项。(受访者提供)

研究针对非小细胞肺癌 数学模型助找出理想剂量比例

联队的研究运用2024诺贝尔化学奖得主也曾使用的人工智能“Alpha Fold”预测能够抑制肺癌细胞活性的抗癌肽,然后以转基因技术将相关基因导入大肠杆菌之中,从而制作出具有抗癌能力的抗癌肽,透过实验确认抗癌肽的疗效后就将其命名为KAPI(KRAS and PDEδ Inhibitor)。

浸信会吕明才中学、迦密柏雨中学、九龙真光中学、东华三院伍若瑜夫人纪念中学、旅港开平商会中学及荃湾公立何传耀纪念中学早前组成联队“HK-Joint-School”,参加由麻州理工学院举办的“国际遗传工程机器设计竞赛”(iGEM)。(梁鹏威摄)

东华三院伍若瑜夫人纪念中学李芷贻同学指“KAPI”主要针对治疗非小细胞肺癌,属肺癌分支之一。KAPI可以结合化疗药带出协同效应,有助在相若治疗效果的前提下减少所使用的化疗药物剂量,从而减轻化疗药物带来的副作用。旅港开平商会中学王俊逸同学补充指,化疗药物浓度太高容易出现抗药性,后期治疗效果不彰,而抗癌肽透过不同机制抑制癌细胞生长,减少化疗药物剂量亦可为病人节省医疗费用。

另一名九龙真光中学的队员黄心怡同学表示,他们现时已经拥有数学模型,能够计算使用不同剂量的KAPI可以抑制到多少癌细胞,只要输入病人的身体资料及医疗纪录,就可以模拟到不同剂量的KAPI在病人体内的状况。参考一般癌症治疗方法以抑制90%癌细胞为目标,该数学模型有助找出所需要的最低剂量KAPI,以免剂量太高可能导致副作用或治疗成本过高。

学懂一个字要看数篇论文 请教权威找出不足之处

研究运用的生物知识及数学模型有不少达到大学程度,因此联队学生需自行钻研大量学术论文学习相关知识。陈晓楠同学直言“一开始入手(阅读学术论文)系比较困难”,其中学习测试药物的标准流程是较容易的部份,至于与生物或癌症相关的论文就有很多专业用字或新知识,“要针对一份论文入面一个字,再去睇另一份论文,再睇另一份论文”。

联队亦有请教不同专家,包括候任中文大学校长卢煜明、中大医学院肿瘤学系主任莫树锦、临床肿瘤科医生林嘉安等。迦密柏雨中学苏忠烨同学提到,联队获卢煜明教授建议透过qPCR实验验证他们的想法;陈晓楠同学补充指,他们与卢教授见面之前,其实未有想到要证实抗癌肽的机制,一度成为研究的重大漏洞。

设计桌游及举办活动 向公众推广生物科技

学术研究之外,联队设计了一系列产品及宣传品,包括桌上游戏、绘本、小册子等,向幼学生普及生物科技知识,亦举办了多场合成生物学工作坊,向公众推广生物科技,参加者包括听障人士。联队的教育推广工作主要由浸信会吕明才中学的队员负责,该校陆隽熹同学表示,他们的教育推广工作持续近一年,制作的桌上游戏类似经典桌游大富翁,玩家于玩桌游期间就可以了解到他们的研究计划及学习生物科技知识。

教师为学生穿针引线 赞学生自学能力高

受访期间,学生们不时提到能够完成研究及赢得奖项有赖老师及导师们的指导。伍若瑜夫人纪念中学的黄亿艇老师提到,学生于研究期间会遇上不同困难,而老师的角色就是要穿针引线,为学生找来强而有力的帮手,解决各种问题。九龙真光中学陈钧伟老师补充指,他们会为学生提供基础知识,“去到好深嘅嘢,佢哋真系要自己睇”,可见学生自学能力相当高。他又提到学生于比赛时需要靠自己回答评判提问,老师只能在背后打气,所以学生的英语及表达能力同样重要。

研究达大学毕业论文水平具前瞻性

谈及是次研究的程度,曾在大学进行研究的迦密柏雨中学王子扬老师说是次研究相当于大学生毕业论文级数,属较有前瞻性的研究,黄亿艇老师亦指虽然研究与推出市场有一段距离,但亦非一般中学生做到的事情。王子扬老师另外提到,组成联队学校各有强项,均注重学生培训,他以迦密柏雨为例,学生于初中已经学习实验的基本操作及原理,从中引起学生兴趣及找出有潜质的学生,所以组队参赛时已经拥有基础科研能力,研究可以很快成形。

联队获得不少外援提供协助,包括正在科技大学攻读数学系哲学硕士钟峻豪(左)及香港大学生物讯息学学士学生杨匡睿(右)。(梁鹏威摄)

联队获得不少外援提供协助,当中包括正在科技大学攻读数学系哲学硕士钟峻豪,他期望iGEM可以成为学生们走进科研领域的契机,并体验数学在其他科学范畴上带来的实际应用。另一位外援杨匡睿是香港大学生物讯息学学士的学生,他说学生透过参加iGEM可以帮助学生认清志向,经验有助计划投身科研的学生,让学生明白新一代的科研并不限于穿白袍在实验穿工作,亦包括结合信息技术及生物科技。