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器官晶片發展迅速 歐美國家搶研究 以色列成功用器官晶片研發癌症藥物

現今許多國家都投入資源研究動物替代實驗,其中器官晶片被認為是取代動物實驗的救星。圖為實驗大鼠。圖片來源/ressaure

器官晶片(又名生物晶片,以晶片模擬生物機能)是近幾年相當熱門的話題,因為器官晶片能透過模擬人體器官組織,模擬一整套的環境,藉此來取代動物實驗。而現在以色列耶路撒冷希伯來大學剛製造出一款癌症藥物,完全沒有進行動物實驗,而是利用器官晶片來進行測試!

根據《以色列時報》報導,耶路撒冷希伯來大學的研究人員剛剛將一種新的癌症藥物提交給美國FDA(美國食品藥品監督管理局)審查,但這項癌症藥物相當特別,因為它不像其他藥物一樣經歷過動物實驗。根據研究人員表示,他們利用器官晶片來測試實驗藥物的毒性和副作用,他們相信器官晶片可以讓臨床和臨床前的研究更快、更便宜、更人性化。

長期研究器官晶片的台灣交通大學生醫工程研究所教授陳冠宇,曾在台灣動物社會研究會主辦的講座中指出,器官晶片須具備多層細胞組織、幫浦管線,還不只有流體,要能夠調整氣體變化,重複給予養分和酸鹼變化。陳冠宇強調,器官晶片並不是將器官建立在晶片上,而是把器官的重要組織構建成循環系統。目前常見的器官晶片包含心臟、肺臟、視網膜等組織,也被認為是有望取代動物實驗的救星。

耶路撒冷希伯來大學首席研究員、生物工程師Yaakov Nahmias指出:「據我們所知,這是第一次有藥物在沒有動物實驗的情況下成功研發,我們利用器官晶片成功模擬了各種狀況。這證明了我們可以利用這種技術來避免動物實驗,帶來更快、更安全、更有效的藥物開發。一種藥物若要進行臨床人體實驗,通常需要4到6年的時間,有數百隻動物會因此死亡,但我們只花8個月內就完成了藥物研發,重點是沒有一隻動物因此受苦。」

器官晶片看起來就像一片普通晶片,但裡面內含各種模擬人體組織的設計。圖片來源/Bart van Overbeeke, TU Eindhoven


歐美國家非常投入研發器官晶片,哈佛大學甚至創了一間專門研發器官晶片的新創公司,2018年獲得3,600萬美元的融資。不過由於缺乏通用標準,加上目前的公司多為研究導向,每間研究室都有自己的設計、尺寸和材料,導致晶片難以推廣,也難以進入實際的醫療產業。


近期荷蘭有8所大學、10個研究組織、21家公司便聯合起來,想要開發一個標準化、模組化的器官晶片平臺,名為「SMART器官晶片」。3月10日他們獲得了340萬歐元(約381萬美金)的資助,而後又有公司投資了140萬歐元(約156萬美金)。SMART器官晶片指出,製藥公司可以從標準化平臺中獲益良多。過去開發一種新藥至少需要10年時間和數十億歐元,由於新藥要經歷不同的測試階段,包含動物實驗、人體實驗等等,經歷漫長而昂貴的過程後,還有80%的藥物會在最後階段退出。


埃因霍溫理工大學研究員Jaap den Toonder為這項計畫的主要領導者,他說:「如果你能直接在一個真實的人體器官晶片模型上測試藥物,結合人體的複雜性,那麼你就能在這個過程中更早地淘汰有害或無效的藥物,進而節省大量的資金,還可以免於傷害動物。」Toonder解釋,除了製藥業外,器官晶片也有大量的工業應用,像是皮膚晶片可以測試化妝品的副作用、腸道晶片可以測試是否對新食品過敏,都能夠可以大幅地減少動物實驗數量。

歐美國家投入較多資源研究器官晶片,亞洲國家僅有一間名為AIM Biotech的新加坡美國合資公司。3月2日AIM Biotech也正式向實驗室、藥廠開放簽訂合約,表示將可提供器官晶片作為實驗使用。

不過目前多數的政府仍尚未接受器官晶片完全取代動物實驗,美國FDA雖然曾在2017年調查器官晶片的安全性和實際取代作用,但仍尚未推出相關規範,耶路撒冷希伯來大學提出的申請也因此備受矚目。陳冠宇說:「全球在做器官晶片的,其實都是在等FDA在器官晶片上給了什麼樣的規範,因為FDA都會有個法律,在怎麼樣的狀況許可下可以替代動物,通常法律出來後其他國家就會跟上。」若FDA真的接受器官晶片,相信又是一實驗動物福音!

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