一、整體產業概況
預防性基因檢測(Predictive Genetic Tests, PGT)為對個體進行基因檢測分析，能用以預防疾病、預測藥物反應以及促進健康。癌症、心血管疾病和神經系統疾病等通常存在與發病機制相關的基因變異，PGT能早期辨識出有致病風險的基因變異及突變，有助於疾病預防和管理。PGT也能預測個體對於各種藥物治療的反應，能夠於治療時更精準的使用藥物及避免藥物所產生的不良反應，以達到有效的治療及維持患者的生活品質。另外，PGT也能用於了解個體對於代謝、或特定飲食成分的反應(如是否過敏)等因素，並幫助調整生活及飲食習慣以達到整體的健康。
許多因素驅動PGT快速發展，包括大量平行定序(Massively Parallel Sequencing, MPS)和大數據分析等技術的進步、預防醫學和個人化醫療的國際趨勢等。然而，目前仍有許多待克服之挑戰，限制著PGT的發展與普及，例如:許多檢測方法還未被臨床驗證其準確性、不明確的保險給付政策、監管規範的缺乏等。

二、關鍵技術介紹
目前市場上有幾種技術應用於PGT，包括標的定序分析(Targeted Sequencing)、全外顯子定序(Whole exon sequencing, WES)、全基因組定序(Whole genome sequencing, WGS)、單核苷酸多態性微陣列分析(Single nucleotide polymorphism array, SNP array)、核糖核酸定序(RNA Sequencing)、光學基因定位(Optical genome mapping, OGM)，以下分別介紹這幾種技術。
(1) 標的定序分析
標的定序分析是一種具針對性且能深入準確檢驗已知基因突變的方法。透過分析特定致病基因變異，可以預測遺傳疾病或癌症的發生並及早採用精準的治療方法。該方法能準確辨識罕見基因變異，並能夠同時對於多種疾病的相關基因進行評估。
標的定序分析成本較低，能夠廣泛的應用在商業上，吸引許多致力於個人化醫療的公司提供多種檢測選擇。且技術進步使得單次檢測中能檢驗的基因數量有著顯著成長，從低於5個成長到150個，可大幅提升應用價值。

(2) WES
WES針對蛋白質編碼區(約佔全基因組約1%~2%)進行定序，可以敏銳的檢測各種基因變異，包括單核苷酸變異(single nucleotide variant, SNV)、序列的插入與刪除(Insertion/Deletion, INDEL)、拷貝數變異(Copy number variation, CNV)等。WES成本實惠且快速，被廣泛地被運用在基於族群與多種疾病的相關性與風險；在臨床診斷中也更常被使用，提供更為完整的資訊來幫助醫事人員判斷病人的情況。

(3) WGS
WGS包含了整個基因體的定序，包含蛋白質編碼區、非蛋白質編碼區以及粒線體DNA，提供的資訊全面而豐富。然而目前已完成WGS的樣本數遠小於WES，限制了其分析疾病與非蛋白質編碼區之間關連性的能力。不過由於定序技術的進步和成本逐漸的降低，許多國家正在進行大規模的WGS計畫，如英國的100,000 Genomes Project、還有中國的ChinaMAP計畫，分別專注於運用WGS來研究及發展癌症與罕見疾病的預防及治療方法，預計WGS將逐漸普及。

(4) SNP array
SNP array原理為利用核酸雜交找出特定的基因片段，而非DNA定序，因此成本較低且過程快速，且也能提供與特定疾病相關的分析，也因此常被用於直接面對消費者(Direct-to-consumer, DTC)模式的基因型測試，不過目前市售基於SNP array的DTC基因測試在針對極罕見基因變異疾病時的準確性值得懷疑。

(5) 核糖核酸定序
核糖核酸定序又可稱為全轉錄組定序(Whole transcriptome sequencing, WTS)，可以量化基因表達量並辨識轉錄組的組成變異。近期發展趨勢朝向利用人工智慧(Artificial intelligence, AI)與機器學習工具進行分析，以辨識出有致病風險的基因表現差異，從而讓我們更了解疾病並提供更精準的治療方法。

(6) OGM
OGM是一個獲得細胞遺傳資訊的新興方法，可達成高準確度基因定位並快速的偵測染色體組成的異常。該技術具有能力檢測和分析在急性淋巴性白血病(Acute lymphoblastic leukemia, ALL)或癌症等疾病發展中，其特定染色體的變異。OGM也被嘗試用來探討特定的染色體變異是否與嚴重疾病如COVID-19的發病機制或嚴重程度相關。

三、代表性案例
(1) 標的定序分析代表性案例 : Color Genomics, US
Color Genomics公司於2015年成立於美國，該公司提供之基因分析服務，能夠預測乳癌、大腸癌、黑色素瘤、卵巢癌、胰腺癌、攝護腺癌、胃癌及子宮癌或部分心血管疾病的風險，並且還能夠為病患訂制並提供預防或治療策略。
Color Genomics也與臨床研究人員合作，開發了一個以使用者為中心的數位平台，幫助研究人員能夠更有效率地將參與者納入研究並獲得其臨床基因分析數據，並也支持參與者的縱向研究(Longitudinal study)與數據蒐集。

(2) WES代表性案例 : 華大基因(BGI Genomics), China
華大基因於1999年成立於中國，是亞洲最大的定序公司之一，提供了許多種類的定序服務，並參與了多項國際上與基因組相關的重要研究計畫，包括人類基因組計畫(Human Genome Project, HGP)、千人基因組計劃(1000 Genomes Project)等。
該公司擁有20年的WES經驗，並於世界各地都有據點。華大基因的臨床全外顯子定序能夠檢測22000個基因的共超過180000個外顯子的DNA序列，並能夠分析4000種的單基因遺傳疾病，華大基因也提供定序後續生物資訊相關服務。

(3) WGS代表性案例 : Veritas Genetics, US
Veritas Genetics公司於2018年推出了myGenome平台，可提供WGS和分析服務。myGenome使用Illumina Nova Seq 6000進行基因組定序，對於SNV的分析靈敏度可達到99%。同時，該平台亦可透過資料庫比對提供變異分類與分析，並可進行數據管理。
myGenome主要為積極關心自己身體狀況的健康人士設計，能夠提供消費者有關疾病和過敏反應的遺傳風險訊息，讓他們及早進行治療或是改變生活習慣以避免疾病的發生和保持生活品質；或者讓消費者們了解個人的遺傳特徵以及祖先起源。

(4) OGM代表性案例 : Bionano Genomics, US
Bionano Genomics公司於2003年成立於美國，為OGM技術的領導者。該公司以OGM技術開發了Saphyr®系統，其高通量的特色使其能夠快速辨識染色體結構中易被其他定序方法所忽略的片段，例如染色體中大量的重複序列片段。
OGM屬於新興的領域，Bionano Genomics目前積極的參與各種臨床研究，開發更多OGM的臨床應用方法。Bionano Genomics於2021年發表了利用OGM評估顏面肩胛肱骨型肌肉失養症(Facioscapulohumeral muscular dystrophy, FSHD)的臨床研究，並指出與當前的標準方法-南方墨點法(Southern blot)相比，OGM可以更快速、更準確地完成檢測。
Bionano 預計於2022下半年完成商業化的OGM系統開發，並推出針對遺傳疾病和血液相關疾病的OGM測試項目。

四、新興研發焦點
除了前述的定序與分析技術以外，近期預防性基因檢測技術也致力於下列技術的發展:
(1) 資料管理與安全
管理大量基因體數據以及利害關係人之間安全數據共享十分重要。因此，可為用戶提供基因數據控制的平台也正逐漸獲得關注。同時，區塊鍊技術也逐漸被採用，以改善數據共享的資訊安全問題。另外，用於大規模基因數據儲存的基礎設施也持續增加。

(2) 定序準確性及靈敏度的提升
包括WGS和OGM等基因體分析技術的進步正提升我們對於非蛋白質編碼區中的變異與疾病的相關性的認識；而針對低品質的檢測品，開發人員正致力於提高檢測敏感度並發展多工處理(Multiplexing)的技術。

(3) 綜合檢測
各種基因檢測方法可以再進一步結合，並得到更全面的資訊。有公司利用RNA分析加上DNA分析來提供個人全面的評估；也有部分公司開發出利用檢測腸道微生物族群與宿主DNA來深入分析並了解個人的整體健康狀況。

(4) AI及機器學習工具的開發
AI演算法的運用能提高辨識基因變異的準確性；另外機器學習演算法的進步和發展，將能使其處理更大量的數據，並有機會在未來臨床檢測中發揮高度的價值。

五、成長機會
PGT目前主要能夠運用於心血管疾病、神經退化型疾病、癌症與代謝等相關疾病之風險預測，以及早採取預防措施，進而減輕全球醫療的負擔。然而，隨著基因體數據的增加，能確保數據安全之技術將逐漸成為關注的焦點。區塊鍊技術能以去中心化模式共享基因數據，並可提升基因數據在儲存上的安全性，同時降低了數據的管理的複雜度，進而創造一個安全的數據使用環境，可讓學術團體的研究團隊能夠方便的獲得加密的數據，增加這些數據的價值，並且能監控數據的使用。

另外，儘管先進國家多已展開大規模定序計畫，但許多開發中國家尚未推動相關激化。導致目前的基因資料庫中，某些族群組成之基因代表性不足，且多數市售產品多針對歐美族群為主，因此在檢測其他族群時準確度不足。針對其他族群開發先進的預防性基因檢測技術，除了可造福當地民眾，拓展市場以外，亦有可能挖掘出新的基因變異。