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現代神農氏以「iPSC 幹細胞」打造替身試藥

ISSUE #050

現代神農氏以「iPSC 幹細胞」打造替身試藥

2022-06-21 20:45:00

相傳中國古代神農氏窮盡一生、嚐遍百草,為眾人找出治病良方,最後因此犧牲生命。在現代,「iPSC 幹細胞」如何為人類量身定做出許多「替身」取代真人試藥,就可找出拯救廣大病患的解方?

#現代神農氏不必嚐百草 #替身試藥不需犧牲生命 #抗老成為可能

郭晏銓

郭晏銓 / 特約記者

採訪寫作

陳卓君

陳卓君 / 副總編輯

審訂

圖片來源 - 昱星生技

questionquestion

發生什麼事?

古有「神農嚐百草」,為眾人找出治病良方。在現代,人類在誘導性多能幹細胞(Induced pluripotent stem cell,簡稱 iPSC)科技加持下,能像日本動畫《火影忍者》的主角「鳴人」一般,量身定做出許多「替身」─ 個別器官或疾病的細胞,搭配相關的檢測儀器,取代真人試藥,不必像神農氏一樣親身試藥,就可找出拯救廣大病患的解方。

  • 在 iPSC 的多項研究與臨床試驗下,幹細胞治療的安全性向前邁進一大步。iPSC 是透過生物工程,將成體幹細胞分化為多種功能。實驗發現,可讓皮膚變年輕、增生,引發科學界對再生醫學的想像。而且 iPSC 可大量製造,也開啟了醫學界對 iPSC 的種種應用的可能。
  • 同時,預期會為生技醫療帶來重大變革的「再生醫療三法」將在近期拍板定案,包括母法《再生醫療發展法》、規範醫療機構及生醫產業的《再生醫療施行管理條例》和《再生醫療製劑管理條例》。衛福部次長石崇良指出,這次修法將祭出設立再生醫療基金、設立國家級細胞庫、縮短研發時間助提早搶市等三大利多,促使生技醫療產業成長三倍以上。(工商時報
  • 再生醫學已成為一個新的生技產業價值鏈,包括包含冷鏈(幹細胞或臍帶血保存)、添加藥劑(生物製劑)、藥物開發、後端檢測與醫療應用等。(證券櫃檯買賣中心
  • 以 iPSC 研究為核心的美國新創公司 Altos Labs 公司,在 2022 年成功募集了 30 億美元(約新台幣 850 億元),創下史上最大募資資金額紀錄。這公司會集多位諾貝爾獎得主、細胞醫學相關領域的權威,希望可以找出抗衰老或促進再生的療法。(工商時報


產業現況?

  • iPSC 之父 ─ 山中伸彌在「2021 Bio Japan」會議致詞所說,現在 iPSC 技術目前正面臨「從科技過渡到商業應用的『死亡之谷』階段」。(基因線上
    • 原因在於,儘管已有幹細胞相關的成熟療法,例如造血幹細胞的應用,但目前仍有許多療法在試驗階段。還未達到成熟商業應用,例如做成幹細胞藥物等。此外,如何大量製造幹細胞且維持功能,也仍在開發中。(Nature 期刊
  • 有科學家將已成熟的 iPSC 的技術與細胞螢光檢測平台相結合,透過搜集人類細胞的活動相關訊息,協助開發新藥或發展新的療法。(詳見文末 昱星生技創辦人張郁芬博士訪談)


未來會如何?

  • 隨著人類對基因掌握度日漸增加、標靶藥物不斷出現,人類醫學邁入精準醫療時代。iPSC 為具潛力的移植治療細胞來源,有助於精準治療應用,目前已開始被應用於巴金森氏症、第一型糖尿病、脊椎損傷與心臟疾病等細胞移植治療。(花蓮慈濟醫院
  • 目前幹細胞相關療法仍有風險,待科學家一一克服,例如幹細胞癌化的風險、將可讓細胞再生的因子送進細胞的途徑。此外,若幹細胞因子無法發揮作用,甚至出差錯時,有沒有逆轉的解決方式?這些問題未解決前,將無法進行大量應用。這也是各家生技公司競相克服的障礙。

具備成熟 iPSC 技術的台灣新創公司昱星生技,透過結合螢光細胞檢測技術,發展出多種應用。一同藉由《旭時報》專訪昱星生技的兩位創辦人─執行長張郁芬博士與營運長鍾敏玟博士,了解 iPSC 在精準醫療、檢測與其他相關應用。

什麼是幹細胞?

幹細胞(stem cell)是尚未充分分化、可以生成各種組織器官細胞。人類幹細胞有兩大類,即胚胎幹細胞與成體幹細胞。由於胚胎細胞可長成為人,因此,醫學上被嚴格禁止用來做任何試驗或進行基因工程編輯。成體幹細胞,則因有再生與分化多種細胞的功能,常被用來作為醫療用途。

什麼是 iPSC(誘導性多能幹細胞)?

日本科學家山中伸彌教授在 2006 年,發明誘導性多能幹細胞(Induced pluripotent stem cell,IPSC)技術,透過生物工程技術,將小鼠的皮膚細胞,分化為多種功能的細胞。接著在 2007 年,利用人類成體細胞做成 iPSC 細胞,避免了以人類胚胎幹細胞進行實驗的倫理問題。透過調控細胞 DNA 中的 Oct4、Sox2、Klf4 和 c-Myc(OSKM)等四種轉錄因子,將細胞變成具有分化功能的幹細胞,且其表現像年輕細胞,還會有再生效果。

抗衰老或促進再生的療法

深度對談

question
當初為何會想要創業?

共 1 則對談

張郁芬

張郁芬

昱星生技創辦人/執行長

昱星生技創立於 2016 年,我的學術專長是螢光蛋白領域,在日本取得博士學位後,到英國牛津進行博士後研究,是關於心血管疾病方面的領域,所以才結識也在牛津攻讀博士、專長為光電化學的鍾敏玟。我們都有想回台灣,也想結合彼此專長創業,我們發現 IPSC 與螢光細胞檢測平台商業化的潛力,取得創投資金支持後,就創立公司了。

2022-11-20 23:34:50
question
請談一下你們 iPSC 技術與螢光細胞檢測技術發展起源?

共 1 則對談

張郁芬

張郁芬

昱星生技創辦人/執行長

誘導性多能幹細胞(Induced pluripotent stem cell,簡稱 iPSC),是 2006 年由日本山中伸彌教授發現的技術。他當時以小鼠皮膚做出小鼠的 iPSC,在 2007 年又成功做出人類的iPSC,讓科學家可以複製人類器官或各種體細胞,以及帶有原始基因特徵的細胞。這讓醫學界得以避開以胚胎幹細胞研究的倫理問題,又可以大量製造,所以開啟了醫學界對 iPSC 應用於醫療的想像與種種醫療嘗試。

iPSC 其中之一應用,是透過 iPSC 分化出人類類器官細胞以及疾病模型,再測試其對藥物、病毒的反應,找出疾病的解方或可能的藥物標的,這已經漸漸開始被醫界、學界,以及研發新藥的藥廠廣泛應用。

至於螢光細胞技術,這也日本科學家發現。海洋生物科學家下村脩教授在 1962 年從深海水母身上發現綠色螢光蛋白(GFP),美籍華裔科學家錢永健從中獲得靈感,發展出「分子探針」(molecular probe)的概念。錢永健與他的研發團隊,研發出多種螢光分子探針,來觀測細胞的活動,GFP 的發現及應用也讓這項技術於 2008 年獲得了諾貝爾化學獎。其中最為人知的一個就是錢永健與團隊成員宮脇敦史共同發表的「變色龍(Cameleon)」螢光探針。而宮脇敦史的學生永井健治,就是我在日本攻讀博士學位的指導教授。

2022-11-20 23:34:50
question
你們是如何結合 iPSC 技術與螢光細胞檢測技術?

共 1 則對談

鍾敏玟

鍾敏玟

昱星生技創辦人/營運長

螢光探針可透過基因工程與設計,針對細胞活性及藥物反應進行觀測。以細胞中鈣離子濃度為例,鈣離子螢光探針會因細胞中鈣離子濃度之變化,反應在不同螢光強度之變化,我們就可以對細胞進行動態與即時的觀測。另外,鈣離子濃度與細胞的電子訊號或生理訊號的傳遞具有密切關係,研究人員可以依據這些變化,了解細胞的活動或各種反應。

我們的技術核心就是透過不同的螢光探針觀察 iPSC 所分化之類器官細胞,於不同疾病模型下,對藥物或病毒的反應。

2022-11-20 23:34:50
question
你們的技術優勢在哪裡?

共 3 則對談

張郁芬

張郁芬

昱星生技創辦人/執行長

昱星的平台就是在各式螢光探針的基礎上,結合尖端的 iPSC 製作分化與品管技術,以及病毒基因工程、載體設計和基因編輯(CRISPR)建構技術,發展出公司的專利產品與全光學檢測技術平台。透過這個檢測平台,可以檢測到最接近人體對藥物的真實反應結果,作為精準醫療、新藥篩選、病毒檢測等相關應用。

2022-11-20 23:34:50
鍾敏玟

鍾敏玟

昱星生技創辦人/營運長

我們有幾項關鍵產品與技術都已經取得專利。例如螢光指示劑與光學量測分析套組。

 以螢光指示劑為例,目前一般業界或學研機構,都是用化學染劑。昱星的螢光蛋白指示劑,可以透過基因編輯(CRISPR)與病毒轉染的方式,將專利螢光蛋白指示劑送到細胞內表現所以不具毒性,可以進行長期觀察。

 但一般化學染劑染色的細胞,則具有高毒性,在觀察兩三個小時後,細胞就會失去活性。光是 ...

2022-11-20 23:34:50
question
你們的檢測跟現在精準醫療的次世代基因檢測(NGS)相比,有什麼優勢?

共 2 則對談

鍾敏玟

鍾敏玟

昱星生技創辦人/營運長

簡單的說,透過建立多種 iPSC 分化之疾病模型,我們可以讓醫生或研究人員透過從病人細胞分化的 iPSC 細胞,觀察到藥物最接近人體真實的反應與效果。

所以不論對小分子新藥、疫苗,或蛋白質抗體藥物新藥公司,還是檢測醫材公司,透過昱星的檢測平台,都可以蒐集到齊全測試資料,縮短篩選候選藥物,或臨床試驗時間

以心律不整的病患舉例,若 iPSC 的主體是從他身上取得,再重新分化為心肌細胞,這個細胞就會帶有這個病患心臟疾病的病徵,醫生就可以依據這個病徵進行大規模的藥物篩選,找出合適病患的藥物。

若是研發藥物的藥廠,就可以藉此從化合物的資料庫(library)篩選可立即修正及治療此病徵的候選分子,進行後續的研發。再以癌症用藥為例...

2022-11-20 23:34:50
question
除了精準醫療檢測與藥物篩選,你們未來的應用還會有哪些?

共 3 則對談

鍾敏玟

鍾敏玟

昱星生技創辦人/營運長

我們也嘗試自行篩出候選藥物,進軍新藥研發領域。我們已經透過我們的藥物篩選平台,希望從老藥中篩選新療法。目前鎖定的有心臟與心血管、器官纖維化、神經退化等領域。已經成功篩選出兩種可以用來抑制或延緩肺部與腎臟纖維化的老藥,經過昱星細胞光學影像平台測試,證實可以阻斷肺臟、腎臟與心臟的纖維化路徑,正在準備專利申請。不過,仍待與合作對象進一步的研究開發。

除了化學藥外,昱星針對抗新冠病毒藥物開發,也與高醫天然藥庫暨高通量篩選核心合作,正在進行中草藥的資料庫篩選,已找到多個天然萃取物有阻斷新冠病毒的功效,將進一步篩選有效成份。

2022-11-20 23:34:50
張郁芬

張郁芬

昱星生技創辦人/執行長

我們成立之初,團隊裡就有具有十多年病毒研究經驗的成員。這波疫情發生後,我們也利用基因工程建置了一套新冠偽病毒細胞影像平台,可以協助疫苗廠、藥廠以及醫療院所,進行次世代疫苗篩選或確效測試,也推出了新冠病毒中和性抗體檢測試劑套組。

這款檢測套組可搭配醫檢單位普遍使用的 ELISA 讀取設備,測試個人染疫或是接種疫苗後,體內的中和抗體效價,還可以大量提供次世代疫苗的公司,測試其上市後或研發中的疫苗效果。再補充談談新藥的部分...

2022-11-20 23:34:50

此次與談人

鍾敏玟

鍾敏玟

昱星生技創辦人/營運長

張郁芬

張郁芬

昱星生技創辦人/執行長

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