『您的瀏覽器不支援JavaScript功能,若網頁功能無法正常使用時,請開啟瀏覽器JavaScript狀態』

跳到主要內容區塊

工業技術研究院

:::

工業技術與資訊月刊

出版日期:

正方形 Icon 創新之鑰 Innovation

凝聚先進藥物傳輸技術 發現創新價值

魏茂國

凝聚先進藥物傳輸技術 發現創新價值

新藥開發的工作,動輒需要十數年以上或更久,才有可能推廣上市;相對地,若能以類新藥的模式,改良原藥物的劑型或設計,藉以達到提升療效,或是減少副作用、降低毒性、減少給藥次數等目的,不只是透過生物技術來提高藥物價值、延長藥物產品生命,同時也能為生技產業帶來更多發展機會。

當科技日新月異,生技產業的進展比起過往要來得更為迅速,包括促使許多創新藥物的研發及改良;然而,藥物開發是長期抗戰,需要整合學術研究、醫療問題與商業發展等多元面向,才能跳脫論文或實驗室的框架,進而造福人群。

因此,「國際創新藥物制放研討會」(International Advanced Drug Delivery Symposium,IADDS)孕育而生,由工研院與清華大學工學院宋信文教授共同主辦,至今已連續舉行七年,以「藥物傳輸」(Drug Delivery)技術為探討核心。同時無論是早期的材料開發、奈米技術的應用研究,或是在驗證、臨床、產品化等階段中包含的檢驗、法規、製造等環節,都會在IADDS會議中討論;與會者能從各種題材的研究分享中獲益良多,也使得這項國際性、高品質的研討會深受肯定。

工研院生醫所計畫經理呂瑞梅指出,這個研討會邀請來自全球各地具代表性的頂尖專家,分享他們在藥物傳輸技術上的投入、過程與成果,能做為國內生技產業發展的借鏡與學習標的。

從主動標的藥物做創新

發展「先進藥物傳輸」的公司,產業定位屬於「專業製藥」(Specialty Pharma),它們通常利用大型藥廠既有的藥物,再加上自行開發的技術平台,經整合後來獲得較原來藥物更優異的效果。

由於大型藥廠多專注於新型化合物(new chemical entity,NCE)的研發,特殊劑型的開發,主要是與中小型的生技公司合作;尤其當新技術確實可以解決原有藥物的問題,並且得到大型藥廠的認可、取得專利與授權,對於這些生技公司來說,後續的利潤是可以期待的。

但要如何從早期研發著手,有效地推展研究方向與進程,並從實驗室的規模演變到大量生產,並讓創投機構或大型企業相信,這些技術是可以掌控並值得發展的,以及未來在藥物審核時,能夠提出足以讓藥物上市的證明。

而目前國際大型藥廠的藥物開發方向,以「主動標的」(Active Targeting)為主;例如默克(Merck)藥廠就有60%的藥物研發是採取主動標的,而在禮來(Eli Lilly)藥廠,主動標的藥物更占了100%。也就是說,未來藥物必須要具有靶向性,或是有清楚機制只能作用在特定的目標上;以腫瘤為例,通常主動標的藥物能針對腫瘤細胞上的接受體(receptor),進行觸發反應與控制,以藥物能夠進入腫瘤細胞中發揮療效。

由於細胞上存在許多不同型態的接受體,因此在藥物設計上,也必須有所不同。但更重要的是,如果主動標的的「靶」──也就是目標位置(targeting site)不夠清楚,就會連帶影響藥物機制的運作、降低藥效。在不同類型的癌症,或是在不同的人體身上,腫瘤細胞也會有不一樣的表現狀況,施以同樣的標靶藥物效果也會不同,也讓主動標的藥物的研發更為複雜。

來自美國普度大學(Purdue University)的洛教授(Philip S. Low),就是利用細胞上的葉酸接受體,開發了以小分子葉酸為「標的配位體」(Targeting Ligand),因此在進入人體後,能夠與葉酸接受體「配位」結合;而在這葉酸配位體的後方,則可連結搭載抗癌藥物,讓藥物能夠直達作用標的。這項技術已經過動物及人體實驗,除了可以提高病人的平均存活率,同時還可降低腹痛、腹瀉、嘔吐等副作用,並且陸續發展針對乳癌、胰臟癌、大腸癌、肺癌、甲狀腺癌等不同腫瘤的配方,以及基因藥物、類風濕性關節炎治療等應用領域。

在另一項相關實驗中,洛教授將同樣的配位體設計,改在葉酸後方加上放射性同位素(radioisotope)注入人體,經由顯影後,由於配位體與腫瘤細胞結合,可以清楚看到腫瘤細胞的確切位置。而經過人體試驗後發現,手術切除下來的部分,經切片檢查比對證實全部都是癌細胞。這除了可以協助醫師進行腫瘤切除手術外,若以相同的概念,將葉酸配位體搭載抗癌藥物或化療藥物輸送到人體內,就能有效直達腫瘤細胞,即使是發生癌細胞轉移,也能夠提供治療。

洛教授的研發技術概念雖然簡單,但是能夠不傷害正常細胞,並讓同位素特別針對腫瘤細胞,而且證明了主動標的藥物可依個人狀況來進行治療。如果這樣的技術概念能獲得更多正面回饋,將激勵更多類似研究;例如將配位標的的葉酸換成其他物質,或是針對不同族群,找出較特殊的細胞接受體,發展更合適的藥物類型等。

藥物開發需要跨界合作

除了創新技術上帶來的概念與啟發,在生物技術的發展上,不僅需要大量的經費和時間,也需要有效的運用合作機制,以讓技術能夠推前落實。日本NanoCarrier株式會社總裁中富一郎(Ichiro Nakatomi)從產業觀點,分享了NanoCarrier的發展定位與核心技術,從公司的命名,就能了解其專注的技術領域在於「奈米」與「載體」;而不論是材料合成或是奈米新劑型,NanoCarrier都深深影響藥物傳輸技術領域,可謂是業界的風向球。

NanoCarrier成立於1996年,創立者包括了奈米微胞(Micellar Nanoparticles)技術的發明者──東京大學教授片岡一則(Kazunori Kataoka)、東京女子醫學大學教授岡野光夫(Teruo Okano),因此NanoCarrier除了以奈米微胞技術為研發基礎,也承接片岡一則的專利,持續發展藥物傳輸技術,並推行至臨床、生產等階段。

這意味著,NanoCarrier是建構在產學的密切合作下。NanoCarrier的研究室,即設置在東京大學與國家癌症中心旁,就地利之便,資源能互相整合運用,更可以直接關注技術研發。而這種多方的合作模式,彼此權責仍區分得相當清楚;包括在技術授權後的臨床試驗,或是在放大量產等階段,原發明者都只負責顧問諮詢的角色,不僅更有效地推展技術,也值得台灣在推動產學生技合作時的參考。

在研發經費上,NanoCarrier不只獲得了國家支援,並經由公開發行募股尋求資金挹注;但中富一郎也提到,NanoCarrier目前正在進行許多項臨床研究,例如研究相同藥物如何做不同的應用,因支出也很可觀。這提醒了其他生技公司,如何在有限資源下,決定藥物的臨床項目與試驗方向,甚至是要在哪裡做臨床、交給誰負責生產製造等,都會是關鍵的挑戰。

從NanoCarrier的經驗,可以看到合作的重要性,不只是學術研究與臨床實驗的結合,政府單位也要支持,包括補助企業研發費用,或是為學校尋求更多資源,而且不論是團隊、經費的規畫都要具體落實。以台灣為例,雖然鼓勵產學合作,但在早期學術研發階段,經常缺乏產品開發的概念,或在研究中不乏產品使用上的盲點;若能採取更有效的運作模式與合作機制,並能夠做出綜觀全局的計畫,依此來管理、安排,也將能提高商業化、產品化的可能性。

以新劑型提高傳輸效果

在2013 年IADDS中,工研院發表的「原位成膠」(In Situ Hydrogel)技術,就是承接了國力清華大學教授宋信文的研發成果,以幾丁聚糖(Chitosan)為材料,經過修飾並增加疏水性質,具有立即「成膠」的優點──例如體外針劑注射前為液體型態,在注射進入身體後,就能變成膠狀固體。

呂瑞梅指出,從單純的材料開發,到推動成為新劑型藥物,必須考量適用哪種藥物及給藥方式,以及如何評估其物化與生物性質等問題。最後則是以藥物的長效釋放為發展主軸,改善一般藥物進入體內後,僅能存留數個小時至十幾個小時的情況,病人將不用經常注射,仍可以維持藥物在身體內的有效濃度;並且以癌症的長效劑型為目標,期許能提高病患與醫師給藥的便利性。


與長庚醫院神經外科系主任魏國珍、台大醫院腫瘤醫學部主治醫師魏凌鴻等人討論,並且設定動物實驗模型後,工研院的研發團隊即以腦腫瘤及腹腔腫瘤為標的進行試驗。在水膠的材料中,混合奈米化的太平洋紫杉醇(Paclitaxel)或歐洲紫杉醇(Docetaxel)等癌症治療藥物,成為複合性的載體,再注入動物(鼠)體內;結果顯示藥物的存留時間,至少都達到28天,而且施以藥物的動物存活率也都有顯著提高,表示確實具有長效釋放的效果,配方處理也相當簡易。

以醫師的觀點,在確診出病患身體有腫瘤後,通常是以手術來切除,但實際上,想要以手術將腫瘤細胞清除乾淨相當困難,太過細微的部份容易誤判,切除太多組織,還可能損害到正常細胞。以腦部為例,就可能會影響到認知、感知等功能;而腦癌、腹膜癌、卵巢癌等,都是屬於不好對付的棘手癌症,像是卵巢腫瘤細胞,就經常散布在腸間隙、腹膜間隙等處,若是沒有切除乾淨,就很容易移轉或復發,目前後續藥物的治療效果也不好。另外傳統的腹腔給藥,不論是藥效較低的靜脈注射,或是將加熱後的藥物灌入腹腔,不僅病人不舒服,給藥時間也長。

因此,如果能研發出長效釋放特性的藥物,在切除腫瘤細胞後,於縫合前塗抹在病人腫瘤部位,控制腫瘤不要復發,甚至可以幫助追殺腫瘤細胞。如果可以及早治療,並在手術後配合水膠劑型長效給藥,就可提高治療的效果。同時原位成膠有機會取代傳統給藥方式,提供病人更便利有效的治療。

與產業互助互惠

至今,工研院團隊已開發許多前瞻性的藥物傳輸技術,而且在研發之後,都會想辦法推廣或授權至業界,與業界更緊密地合作,有些技術已進入臨床階段。IADDS讓學術界、產業界互相交流,並讓彼此瞭解更多國際上的重點技術開發面向,以及走過的歷程。

業界面對嚴酷的市場拓展需求,非常需要知道有哪些新技術,可以讓藥物變得更好;以工研院的技術平台,也需要有好的藥物來突顯價值,創造藥物的新生命。同時工研院對於產業界而言,就像是個資源庫,可以依照業界的需求與建議來進行研發。

畢竟,不是每家藥廠或生技公司,都能自立發展高科技、高障礙的技術,需要跨領域分工合作,一起推動商品化、產品化,甚至是國際化,讓好的技術能進一步造福人群。

下載全文PDF Icon下載全文PDF


[{"text":"企業網","weight":13.0},{"text":"材化所","weight":11.5},{"text":"機械所","weight":10.0},{"text":"綠能所","weight":9.4},{"text":"生醫所","weight":8.0},{"text":"半導體","weight":6.2},{"text":"南分院","weight":5.0},{"text":"太陽能","weight":5.0},{"text":"課程","weight":5.0},{"text":"遠紅外線","weight":5.0},{"text":"雷射","weight":4.0},{"text":"LED","weight":4.0},{"text":"LED可見光","weight":3.0},{"text":"5G","weight":3.0},{"text":"工研人","weight":3.0},{"text":"電光所","weight":3.0},{"text":"綠能與環境研究所","weight":3.0},{"text":"機械","weight":3.0},{"text":"資通所","weight":2.0},{"text":"面板","weight":2.0},{"text":"文字轉語音","weight":2.0},{"text":"實習","weight":2.0},{"text":"無人機","weight":2.0},{"text":"生醫","weight":2.0},{"text":"3D","weight":2.0},{"text":"v2x","weight":2.0},{"text":"員工","weight":2.0},{"text":"地圖","weight":2.0},{"text":"太陽光電","weight":2.0},{"text":"材料與化工研究所","weight":1.0}]