http://newwww.itri.org.tw/focus/focus_detail.asp?year =2008&RootNodeId=010&NodeId=010&FocusNewsNBR=50 「生物科技」堪称是二十一世纪最具潜力的新兴产业，也列为我国两兆双星 计画，以及国家重点发展产业；而且生物科技研究应用的范围相当广泛，医 学就是其中一大领域，特别是在有了生物科技的加持之後，许多医疗技术可 以藉此突破创新，带给民众与产业巨大的利益及效应。 过去医学认为，人体骨骼中的软骨，是无法再生修复的。直到上世纪末期， 发现了可取出病患的少许健康软骨，利用体外培养软骨细胞的方式重新植入 ，来解决关节软骨受损的问题，不仅为现代医学带来重大的冲击与变革，也 为饱受软骨损伤之苦的病患，开启了一条再生之路。 创新软骨再生技术 然而，这项称为ACI（autologous chondrocyte implantation）的「自体软 骨细胞移植」技术，却因为细胞培养处理的流程，还牵涉到离开开刀房的组 织细胞培养工厂等地方，造成相关的管理与规定繁多且复杂，影响了这项技 术施行的区域及费用。不过时至今日，尽管软骨再生的技术已相当多样，但 ACI仍是想要恢复关节原有健康的患者之一大希望。 其实，在这样的环境与背景之下，工研院为提升生医技术的层次，并欲克服 ACI技术的地域限制，让台湾等其它地区的患者，也能获得这项技术的协助， 原先也是以体外培养软骨细胞的方式，开始进行相关的研究。工研院生技与 医药研究所生医材料应用计划主持人廖俊仁表示，就在研究的过程中，由於 体认到生医的研发应用，是需要医学单位与研发单位密切合作的，因此期盼 能借重台湾医界的翘楚，也就是台大医院和医学院在医学领域的研发能量与 临床经验，以进行新的突破。 另一方面，鉴於多年以来临床治疗病患的经验，以及面对实际於本地施行 ACI技术所面临的困扰，台大医院方面也希望能够开发出更具实用性的技术， 以应用在治疗软骨受损的患者身上，解决临床上的需求。於是约在五、六年 前，双方即开始基於全新开发的方向，共同研究创新的软骨再生技术。 事实上，台大对於软骨细胞的研究已进行多年，由台大医院骨科部主任江清 泉所领导的团队，透过干细胞与组织工程的研究，除了在近五年内於国际着 名的医学期刊中发表过多篇论文，更是成为发展「两相材料软硬骨关节修复 技术」的重要基础。 由临床经验而起 「两相材料软硬骨关节修复技术」的一项研发重点，就是概念上是由临床医 师的经验与需求而来，因此更能了解新技术应该发展的方式，以及该采用什 麽样的材质与设计等。江清泉表示，由於ACI技术具有太多需要克服的因素， 不利於实际的施行与推广；於是在研发初始，就决定这项新技术必须要能够 不离开开刀房，在手术台上完成，这样可以让手术过程简单迅速，也提高了 手术的安全性，未来更容易推广。 有了这样的想法後，具有技术开发优势的工研院，就负责实体研发与制造， 将想法落实在产品上。 一提起「两相材料软硬骨关节修复技术」就兴致勃勃的廖俊仁还说，许多用 於骨科的材料或装置，平时看来不怎麽起眼，不像吃了药後会在体内产生复 杂的生理反应，也没有像生物晶片、基因工程等许多生物科技那麽炫的名词 ，因此在研发初期时，这项技术并未能得到太多的关注，还得以有限的经费 ，在实验室中不断奋战；然而，在许多国外厂商及创投公司的眼中，却一再 被看好是未来生医界的新星，引起不少兴趣与注意。 随着後来成果的逐步展现，「两相材料软硬骨关节修复技术」的计画逐渐得 到了更多的支持与经费，也让研发工作得以更顺利的进行。例如在工研院内 特别设置了一间医疗器材GMP工厂，以供相关植入物与套件的试量产，也终於 完成动物试验，并已申请了多项专利。 快速、有效、「两相」兼具 从手术执行层面来看，江清泉解释「两相材料软硬骨关节修复技术」的流程 ，是先透过关节镜，由病患的关节软骨中截取少量且不受力处的健康软骨， 经切碎并浸泡於特殊的酵素溶液中，让部分软骨细胞游离出来，然後载入「 两相多孔载体」中，再植入患部即可。整个手术过程仅费时约半小时，并且 伤口小、复原快，使用的材质可被人体吸收，为病患减轻许多苦痛；且比起 ACI技术约需三周左右的时间，同时得经两次手术、伤口范围较大等状况，都 具有绝对的优势。 其中，因应新技术所研发的「两相多孔载体」，是一上宽下窄、组合式的圆 柱状装置，上方并有1mm的圆形空腔，可供软骨细胞注入；在植入患者关节部 位後，软骨细胞便可在短期内自行增生、修复缺损。而「两相多孔载体」的 另一端材质则为三钙磷酸盐与高分子复合之复合材料，以多孔状的方式来诱 导骨头（硬骨）增长；也就是说，除了软骨外，「两相材料软硬骨关节修复 技术」还可以同时修补软骨下方的硬骨，相较於只能针对软骨进行修复的 ACI技术，又多了一项优点。 江清泉进一步说明，使用「两相材料软硬骨关节修复技术」的目标族群，主 要是因运动伤害或外伤所引起关节软骨缺损的年轻人，早期治疗以免持续恶 化病变，而在未来造成退化性关节炎；另外，这项技术也适用於中老年人小 范围之关节炎，以及关节骨头缺血性坏死。目前「两相材料软硬骨关节修复 技术」主要使用於膝关节，未来在临床实验的证明下，还可能应用在其它关 节部位。 而在「两相材料软硬骨关节修复技术」所采用的设备方面，在技术开发的规 画上，是将所有使用到的设备与材料，以整体套件的方式提供给医师使用， 意即骨科医师只需要按照手术施行的步骤进行就好。这些套件包括了切碎机 、特殊配方的酵素、浸泡容器、以及游离清洗的机器等可抛弃式装置与微创 手术机械，大多都需由工研院创新研发设计。 像是一般正常浸泡酵素的时间约需6至8小时，在经过改善後，以大型成熟猪 只进行动物测试实验时，整个过程也需花上约3个小时；但为因应「不要离开 手术室」的要求，便重新调整了配方，以增加速度，在短时间内就可将细胞 游离出来。而为了让取出的软骨不散落，能均匀切碎使用所开发的切碎机， 以及可以供现场立即处理的浸泡酵素及去除酵素之清洗设备等，目的也都是 要使手术能够不离开开刀房，在手术台上就能完成。 成功技转、迈向全球市场 因「两相材料软硬骨关节修复技术」具有极高的前瞻性与突破性，以及技术 领先的指标性意义，除了使台大医院及工研院双方皆愿意持续投入，一步步 向目标迈进外，研发的成果也获得国外重要厂商的青睐。 廖俊仁指出，「两相材料软硬骨关节修复技术」在刚开始研发时，就已决定 要达到临床前的阶段；因为在这样的状况下，即使最後未能成为正式的产品 ，也能创造很高的学术价值。较特别的是，在过去的四、五年间，这项研发 计划过程中也未曾找过相关的厂商合作，或是主动邀请厂商前来进行了解。 但是「两相材料软硬骨关节修复技术」的特色与优点，仍吸引了业界厂商的 目光；并在今（2008）年3月，已正式签约技术移转予美精技台湾公司（ Exactech Taiwan），同步展开全球性的临床试验，以及於欧盟与美国等地区 的产品上市作业。 而位於美国的美精技公司，主要提供的服务就是在於研发及行销关节骨骼的 整型设备，全球产品行销逾25国；而为了能引进「两相材料软硬骨关节修复 技术」，特地来台成立子公司，并已组成专业研究团队，以进行技转及实验 量产等工作，同时也可就近与国内骨科医疗器材生产厂商合作，共同提升国 内医疗生技产业。 打造「以小搏大」的价值 从临床经验出发，到研发技术以满足需求，并藉由国际厂商的产品开发经验 及国际行销通路，进行临床实验与商业化量产，未来预计提供全世界使用， 可说是「两相材料软硬骨关节修复技术」发展至今的成功模式。廖俊仁说， 就以完全由国人自行研发的特点，当然希望这项国际领先的新技术，能够落 实在台湾，并与台湾的产业进行结合与发展。 然而，廖俊仁也认为，着眼於生医领域中，这类需植入人体医材的相关技术 研究及临床，以及进入市场时的商品化，其实内含的风险并不低，而这部分 也正是目前台湾相关技术领域及产业所缺乏的。因此若能在产品化的阶段， 与国外有经验的厂商合作，就可减少需自行摸索的时间，加速产品推广的时 程；如果每一项步骤都得自己来，可能得再花上好几年的功夫。 从资源投入的观点来看，在政府鼓励生物技术发展的政策下，加上甫於二月 底通过核定「生技新药产业发展条例」相关奖励办法所给予的减税补助等优 惠，将更能吸引国内外厂商。以「两相材料软硬骨关节修复技术」为例，美 精技公司已具有远见地，在还未证实成效前就提早加入，显见是经过详细的 评估与市场需求的考量，也代表着该厂商愿意投入更多的资金与研究人力共 同开发，以努力保持领先地位，更显出这项技术的特别意义与价值，未来并 可结合台湾厂商的能力，为台湾生医产业厚植经验。 廖俊仁强调，环顾生物科技领域中，只要有一项产品能够开发成功，其所创 造的价值与效益将会是非常的庞大；尤其是应用於骨科的产品，目前使用在 人体身上的生医材料，约有40%是应用於骨科，而且所使用的原料材质及外观 体积通常并无特别之处，甚至生产的技术门槛及成本也不高，但市场价格却 可能是上千倍。 此外，在商品化过程中带动的人才聚集、产业升级等延伸效益及产值更是难 以估计。这对於台湾来说，不但是个产业建构与跃升的好机会，更能造福民 众，也是「两相材料软硬骨关节修复技术」具有指标性意义的缘故。 引领台湾生医产业 对於参与「两相材料软硬骨关节修复技术」的学、研、产三方，廖俊仁做了 一个比喻：台大的医师好比是飞行员，不仅会驾驶飞机，也知道什麽样的飞 机是好飞机；工研院则是会制造飞机的单位，但需要飞行员提供意见，才知 道好飞机应该长什麽样，并制造出好的飞机，供飞行员使用；而技转厂商美 精技公司就如同是一家航空公司，有航权、有航线，於是就买了飞机、聘了 飞行员，让飞机飞往世界各地。 江清泉也肯定「两相材料软硬骨关节修复技术」的特殊性，不仅是由台大医 院与工研院两方为求不同技术能量结合，所进行合作成功的第一项案例，同 时也是台湾第一例由临床医师提出需求及最适当的设计，并交由具有优良技 术的单位研发制造，并技转给大型医疗厂进行商品化的生医技术。 目前「两相材料软硬骨关节修复技术」在台湾地区有望於近期通过卫生署申 请，并预定下半年进入人体临床实验。可以想见的是，未来在生活型态多元 、老年人口增加的情况下，「两相材料软硬骨关节修复技术」将会有更多的 应用与更广大的市场。 以临床经验创新技术概念 人体软骨可说是个奇妙的组织，因为它既无神经、也无血管，受伤缺损时也 不易发觉；但是假若症状持续恶化，演变为全面性的损坏或老化，就得考虑 以手术置入人工关节等材料或装置，以取代并维持关节应有的机能。 由於软骨细胞各个分别独立的特性，早年於医学上皆普遍认为软骨是无法再 生的；因此，如果软骨遭受损坏，也无法进行修复，不啻为有软骨问题的患 者带来烦恼，最终得走上人工关节置换的情况。 软骨再生出现曙光 大约在1988年，经一名瑞典籍医师的发现及後续研究，促成ACI技术於1995年 问世，突破了软骨再生的限制，让患者有了治疗的选择，在当时造成相当大 的震撼。但是江清泉指出，施行ACI技术需要先从患者身上取出软骨细胞，经 培养增生後再开刀植回、填补缺陷，一方面病患得接受两次手术，且伤口较 大；但更重要的是，在整个治疗过程中，病患的软骨细胞需要离开手术室， 送至合格的GMP实验室进行操作，其中所牵涉的问题，比大多数人的想像来得 多且大。 江清泉解释，将细胞自体内取出操作时，关於运送、保存、培养等所有过程 ，都必须在严格的规范之下，除了要避免污染、维持无菌状态之外，在过程 中所使用的各种器具、试剂、材料、设备等，也都要受到卫生主管机关的监 控，甚至包括负责生产的厂商及负责执行的实验室本身，也都要获得认证才 行。这些大大小小的规范不仅繁琐，也经常隐藏了许多不为人知的状况。 像是在实验室中，提供软骨细胞的养分与生长因子，大多是来自牛只等牲体 所制造的，例如牛的血清；因此生产厂商所使用的牛只来源，就得由主管机 关追查控管，以维护其安全性，例如牛只是否可能感染狂牛病等。另一方面 ，对於欲接受ACI的病患来说，通常也会产生心理上的疑虑。 以限制少、易推广为利多 由於ACI技术所影响的层面过於广泛，真正能够符合所有要求的实验室数目也 相对稀少，甚至整个亚洲地区也未能设有实验室，造成这项技术施行并不普 及，价格也相对昂贵。尤其对於台湾民众来说，即使过去十多年来有这样的 软骨再生技术，却仍无法享受。 於软骨再生技术上研究多年的江清泉表示，「两相材料软硬骨关节修复技术 」最吸引人的地方，就在可以於手术台上完成所有手续，避免进入实验室的 操作，当然也包含了为达到相关规定所需的工作；同时，只要技术本身经过 当地主管机关核可通过，医疗单位就能导入施行，可以更加普遍开放地使用 ，还可兼具软硬骨的修复，对病患来说也更为方便、安心。 江清泉强调，「两相材料软硬骨关节修复技术」的适用性有相当明显的区隔 ，并非是以取代人工关节置换，或是用在退化性关节炎及骨质疏松老化的病 患身上为目的。但无论如何，就在不久的将来，「两相材料软硬骨关节修复 技术」的实际应用，已是可以期待的，同时也证明了医学临床经验应用的宝 贵价值。 --

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