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陽交大團隊打造仿生肺晶片結合動態系統,創藥品研發新境界

國立陽明交通大學生醫工程研究所教授陳冠宇實驗室團隊的研究成果,近年來獲得國內外許多獎項的肯定。記者季相儒/攝影
國立陽明交通大學生醫工程研究所教授陳冠宇實驗室團隊的研究成果,近年來獲得國內外許多獎項的肯定。記者季相儒/攝影

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老鼠的呼吸比人快5到7倍,呼吸道黏液分泌只有不到人類的30%,即使藥物用在老鼠身上有效,也不一定適用人類」國立陽明交通大學生醫工程研究所教授陳冠宇花費大約十年時間研發「人體仿生肺晶片吸入試驗替代系統」,希望透過這套系統取代動物實驗,他說,除了想減少動物犧牲,基於上述理由,他也期盼藉由這套系統增加藥物實驗的精準性,讓藥物研發效率大幅提升、拯救更多人命,進而達到「救人、動保」兩目的。

與其他仿生晶片不同,陳冠宇團隊所研發的是一整套「人體仿生肺晶片吸入試驗替代系統」,期望能藉由系統仿造肺部運作,未來挽救更多人類生命、動物生命。記者季相儒/攝影
與其他仿生晶片不同,陳冠宇團隊所研發的是一整套「人體仿生肺晶片吸入試驗替代系統」,期望能藉由系統仿造肺部運作,未來挽救更多人類生命、動物生命。記者季相儒/攝影

由於這樣的起心動念,促使陳冠宇踏上了仿生器官研發之路,十年期間,在他與研究團隊的努力下,原本被視為冷門的研究領域,也終於開花結果,且在中研院、莫德納所攜手主辦的「莫德納台灣mRNA前瞻新創獎」頒獎典禮中獲得關注。陳冠宇說,在所有得獎研究計畫中,「人體仿生肺晶片吸入試驗替代系統」最獨特之處在於,這項計畫主要聚焦於藥物測試平台的創新、設計,這樣的理念可獲得評審青睞,對研發團隊來說,是很大的鼓勵,也非常不容易。

打造仿生肺器官系統,更能創造新藍海

陳冠宇分享道,國外發展仿生器官技術已逾十年,當初之所以選擇人體肺部進行仿生器官晶片研發,主要原因在於台灣的空氣污染十分嚴重,使得慢性阻塞性肺病(COPD)等肺部疾病的盛行率相當高。根據統計,台灣每年有將近五千人因COPD失去生命,若成功研發人體仿生肺晶片搭配動態系統設計,相信許多病患可受益,藥物研發流程也會更順利、更有效率。

陳冠宇團隊所研發的「人體仿生肺晶片吸入試驗替代系統」包含「人體仿生肺晶片」與「動態、吸入性循環系統」,他解釋,肺部與其他器官很不一樣的地方在於,肺部充滿氣體,也會分泌液體、黏液,若想貼近人體真實呼吸狀態,除了晶片,也必須透過動態、吸入性循環系統模擬「呼吸時的肺部環境」變化,這環境充滿氣體、液體流動,能大幅提升對藥物吸收和代謝研究的準確性,而這是很高的門檻,這也是這項研發成果的獨特所在。

陳冠宇指出,透過仿生肺晶片的設計,搭配動態系統,將可取代動物實驗,且數據取得更精準,離「個人化治療」目標,也會更靠近。記者季相儒/攝影
陳冠宇指出,透過仿生肺晶片的設計,搭配動態系統,將可取代動物實驗,且數據取得更精準,離「個人化治療」目標,也會更靠近。記者季相儒/攝影

創新仿生器官崛起,引燃醫藥界重大變革

「我們所做的事情,是進行真正的『改變』!」陳冠宇表示,傳統藥物研發流程,一定要經動物實驗階段,若透過這套系統,就不一定要用動物做實驗,對整體製藥產業,將帶來極大變革。據統計,研發新藥在臨床前階段時,若在非人類模型做實驗,也就是進行動物實驗就算成功,當進入臨床試驗,失敗率還是高達92%以上 ,除了花費大量時間,研發費用的耗損也非常驚人,若用仿生器官晶片取代動物實驗,甚至進行動物實驗很難做到的罕見疾病和大規模藥物探索,除了可以提升臨床試驗成功率,也可省下大量經費、時間。

對於國際藥廠莫德納所持續專研的mRNA技術,陳冠宇觀察到,若有一個理想平台可協助進行藥物研發,讓mRNA治療更有機會運用在囊性纖維化等罕見疾病,並測試吸入性給藥途徑等可行性,對mRNA藥物研發,一定可提供更大助益。

研究團隊十年磨一劍,終在國際嶄露鋒芒

提到這次獲得「莫德納台灣mRNA前瞻新創獎」肯定,陳冠宇表示,這次台灣本土所研發的科技成果可以這麼成功,受到國際藥廠關注,實在是非常榮幸,也十分感謝,這也意味未來這類跨領域研究將逐漸受重視,希望該團隊研究成果可以被更多國際藥廠採納,未來,對於人類生命、動物生命,也可帶來更正面、長遠的影響。

生命 呼吸道 mRNA 攝影 老鼠

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