精準醫療為全球醫療發展趨勢,各國政府也積極推動、布局。臺灣具資通訊和生醫產業跨領域優勢,發展精準醫療深具潛力,而臺灣精準醫療計畫更加速促進上中下游產業鏈成型。
人類基因定序草圖在2000年宣告完成,人類基因從此逐步解碼,藥物開發、醫療診斷因此開啟了新的里程碑。此後隨著科技的日新月異及世界各國的競相投入,以基因為指引的精準醫療市場正不斷快速增長,自2015年起,互聯網巨頭谷歌(Google)的員工醫療保險,已開始涵蓋癌症基因檢測。
台灣精準醫療產業協會理事長李鍾熙直言,精準醫療發展至今20多年,到2015年時任美國總統歐巴馬推出「精準醫療計畫(Precision Medicine Initiative,簡稱PMI),正式將之納為國家政策,才讓精準醫療加速腳步,從實驗室擴展到臨床醫療,也從科學家的研究工具普及到日常生活。他舉例說,精準醫療分子藥物持續飆增,2008年全球只有5個,現在已經有好幾百個。美國FDA核准的新藥中,每年精準醫療藥物占比愈來愈高,現在已經超過40%。
李鍾熙表示,透過基因定序及檢測分析,更深入了解人類疾病,可以有效精準治療,進而預防及保健。基因解碼在生物醫學上的應用廣泛,包括新藥開發、疾病檢測及診斷、個人化精準醫療、疾病預防及保健、基因及細胞治療、生殖、成長、修補及防老等。他說,狹義而言,精準醫療必須奠基於基因科技;但現在也有很多人根據字面意義,只要診斷、治療更精準就算是精準醫療。例如穿戴式裝置結合數位及智慧科技,隨時隨地監測生理狀態蒐集個人資訊,作為診測及治療決策參考,也是廣義的精準醫療。
智慧科技發展 擴大精準醫療範圍
工研院生醫與醫材研究所所長林啟萬指出,精準醫療發展主要來自於基因體、蛋白質體等所謂體學相關數據愈來愈豐富所產生出愈來愈廣的個人化應用。好比電腦的發展,過去學校只有一部大型電腦,大家必須集中到那裡寫code、打卡,到後來的個人電腦和筆電,現在的智慧手機其實也是電腦,甚至一個人有好幾臺「電腦」來處理事情,同樣的道理,體學應用正逐漸從集中型朝分散式發展,針對類似或有相同需求所提出的精準醫療方案也就趁勢而起。
林啟萬說,精準醫療除了基因體定序資料之外,還包括與環境交互作用的表觀基因學、蛋白質體等多體學的研究成果,必須考慮不同族群、年齡、性別差異,以及生活型態所帶來的影響,並針對差別需求個別提出解決方案。的確,新科技帶來了新的解決方案。以前量心跳、血壓必須到醫院,在醫護人員的使用下才能獲得對應的數據,至於使用者或患者大部分的時間所面臨到的變動或影響卻無法得知,只能透過病人或醫護人員的口述去推論,穿戴式或可攜式裝置等新的科技有助補足這個空白。這些科技所得到的大量訊息也帶動了例如雲端運算、雲端儲存、數據交換等周邊產業鏈,擴大了精準醫療的範圍。
臺灣精準醫療計畫 已達50萬人參與
精準醫療的範疇包括早期診斷、治療指引、療後追蹤,如果再納入生殖醫學與及早預防(風險評估及生活習慣調整),就是目前更為人所稱道的「精準健康」了。而其使用的工具和方法則包括標靶治療、免疫治療、細胞治療、基因治療、人工智慧、大數據、液態切片(liquid biopsy)、基因編輯、基因定序、體學生物標記(omics biomarkers)等。「這些新療法,十幾年前一個都沒有。」李鍾熙強調,2000年能夠完成人類基因定序草圖,在當時的技術環境下堪稱是個非常浩大的工程,總共集合了數十個團隊、斥資30億美元、耗時15年才完成。至今20多年來,隨著科技的突飛猛進,現在一個人的全基因定序大概1星期,只要一、兩千美元就可以搞定。大家可能覺得基因科學深不可測,其實已經近在每個人身邊,新冠病毒檢驗就是跟基因有關,只是檢驗的不是人的基因,而是病毒的基因罷了。
世界各國政府推動精準醫療,正逐漸從疾病診療擴展至疾病預防及健康保健。美國現正進行的「All of Us Research Program」,計劃邀請美國各地、不同背景的100萬民眾參與,協助建立多樣化的健康數據庫。研究人員將使用這些數據來了解人類的生物因子、生活方式和環境如何影響健康,希望有助找到更好的治療和預防疾病的方法。英國也有類似的「Genomics England」計畫,澳洲也針對兒童癌症投入研發。臺灣方面,中央研究院與全臺16個醫療體系共33家醫院合作執行的「臺灣精準醫療計畫」(Taiwan Precision Medicine Initiative,簡稱TPMI),目標邀請100萬名民眾參與,統整分析參與民眾的基因圖譜與臨床資料,以發展出疾病風險預測模式,從早期的疾病預防做起,達到全齡精準健康。截至2022年6月參與民眾已破50萬,透過民眾的廣大參與,除有效促進了民眾對疾病與基因的認識外,未來進一步對於疾病的早期診斷與預防,特別是臺灣人特有的疾病會有更大的貢獻。
產業跨域整合 臺灣獨具優勢
導入數位科技既可普惠一般大眾,也方便快速取得大量數據,並強化數據的交換流通,在藥物領域的應用,將有助於加速藥品驗證及審核程序,縮短藥品上市時間,降低藥品開發成本,進而帶動精準健康市場。根據國際市調機構Radiant Insights調查研究指出,全球精準健康市場規模2020年約3,198億美元,預計2025年將達到5,847億美元,年複合成長率達12.8%。
衍生的商機來自於這些創新生醫產品所需要的新的生產技術與彈性化自動生產設備的需求,除了訴求降低生產管理和原料成本外,更要能在很短的時間內完成高品質的臨床產品。林啟萬認為,臺灣的精密製造和半導體製造在這方面經驗豐富,是世界各國在發展創新生物製造技術時所希望借鏡的範例。此外衛福部國衛院也積極打造國人的bio bank,加以全民健保所累積的豐富資料,這些都是臺灣發展精準健康的優勢。他說,經濟部技術處持續以科技專案推動工研院深耕新穎生醫科技的研發,並持續協助數據庫的連接與資料交換,串聯產業上中下游,跨域整合打造創新生醫科技生態系。
精準治癌 抗癌新利器
現階段精準醫療應用最普遍的應該是用於癌症治療。例如:肺癌患者A的腫瘤係肇因於某種基因突變,可能會對a藥物產生反應;同樣是肺癌的B患者則是另一種基因突變所引起,因此對a藥物不會有反應,對b藥物才有反應。傳統的肺癌治療對所有患者一視同仁,通常都使用化療或同一種藥物,因此大多數沒有療效,精準醫療改變了這種「一體適用」的做法,改為針對不同病人使用不同藥物,大幅提高了醫療效率,也減少了資源浪費。
透過對癌症基因突變的深入分析,每種癌症可以再細分為更多次分類。李鍾熙表示,光是肺癌就有40多種,各類癌症總共有上千種。以前同一部位的腫瘤都是當作同一種疾病處理,治療效果只有不到30%;精準醫療屬於個人化醫療,透過基因檢測分析找出突變的基因並對症下藥,效果可大幅提升。他說,過去癌症是根據腫瘤發生部位來分類,以後可能改用基因分類,也就是說,即使腫瘤的器官位置不同,但如果是同一類型的基因突變,都可視為同一種癌症,使用同一種藥物治療。默克藥廠(Merck)的Keytruda,就是首批獲美國FDA批准的按基因而非腫瘤部位指定的癌症藥物。
NextAmp平臺 即時檢測早期治療
臺灣在精準醫療科技的發展也有相當進展,舉例而言,李鍾熙任職董事長的奎克生技光電公司研發的「多基因即時檢測診斷系統NextAmp」2021年11月榮獲衛福部與經濟部共同舉辦的「藥物科技研究發展獎」製造技術類銀質獎(2022年金質獎從缺)。該系統可在2小時內完成100個基因分子生物標記之定量檢測,在精準醫療許多經常性的臨床應用上,可取代繁複冗長且昂貴的次世代基因定序(NGS)。
在NextAmp技術平臺上,奎克生技開發出肺癌手術後用藥監測產品MoDEL™。此產品係高敏定量的液態切片檢測方案,可以即時密集監測藥效、癌症復發及抗藥性。李鍾熙說,這項產品檢測成本低、抽血檢驗方便,病患甚至可以每2周做一次檢驗,密切監控病情並及時因應。
利用NextAmp開發的其他應用還包括乳癌、甲狀腺結節、糖尿病、生殖醫學等多項精準醫療檢測及器官移植。奎克生技旗下的英緹生技公司推出了全球第一個微小核糖核酸(microRNA)基因檢測產品「蜜瑞納」(MIRA),可提高人工生殖受孕成功率。子公司信標生醫的多癌症早篩基因檢測產品OncoSweep™,透過採集少量血液樣本,檢驗血液中多達100種的微小核糖核酸生物標記,使用機器學習演算法進行數據分析,判定罹癌可能性。李鍾熙說,以抽血方式進行癌症基因檢測,能夠比一般影像或組織切片(通常是等到腫瘤長到一定大小後)更早發現癌症,讓患者及早獲得治療,也可降低副作用。與傳統的組織切片相比,抽血檢驗侵入性低、取樣容易、併發症風險低、價格較便宜,而且更快速。
世界首創雙標靶機制 眼疾患者福音
而在精準標靶與傳輸藥物治療方面,工研院長期深耕眼科小分子新藥開發,並進行專利布局,已開發出「治療青光眼標靶創新藥物」,以及應用於濕式黃斑部病變治療的「高傳輸效率的眼藥水傳輸平臺」兩項技術。濕式黃斑部病變是視網膜疾病,以前必須在醫院藉由眼內注射把藥劑施打到視網膜,而且必須定期回醫院做這項手術,如今透過藥物傳輸的精準化,可以不用打針注射的方式,改以眼藥水的方式就可通過眼角膜到達視網膜,達到治療效果;青光眼則是房水調節出問題,導致眼壓升高壓迫到視神經,工研院研發出世界首創的雙標靶機制,兩路併進提升小樑網排水功能,降眼壓效果優於市售藥物,高眼壓患者給藥6至8小時後,效力甚至是市售藥品的3倍以上。在這兩項技術的基礎上,工研院還建置了一站式眼科藥物技術平臺,從藥物合成、配方設計、藥效、藥動、毒理、藥物試製、藥品優良製造作業規範(Good Manufacturing Practice,GMP)生產等,均可提供業者客製化的研發,扮演「產品加速器」的角色,加快廠商藥物開發與上市速度。
工研院另一項技術「可攜式電阻抗成像系統」,主打「沒有輻射、非侵入式」,僅需在胸口圍上一條束帶,就能輕鬆看見連續即時的區域肺部影像。傳統若想看到肺部影像,都是照X光,若想看到連續情況,只能多拍好幾張,卻也增加人體的輻射負擔。「可攜式電阻抗成像系統」只有一本書大小,重量僅850公克,方便攜帶,可充分運用於胸腔門診、加護病房、長照機構等不同場合,尤其是新冠病毒肺炎期間,很多病人出院回家後需繼續做肺部功能監測以利復健,這套系統正好可以派上用場。
結合創新科技 產品成功賣向海外
鏈接國際市場,無庸置疑是臺灣精準醫療產業發揚光大的必要途徑。在數位化、智慧化的大潮下,臺灣的資通訊優勢可提供非常重要的助力,林啟萬指出,事實上已有不少精準醫療結合創新科技的臺灣產品成功賣向海外。此外,在經濟部的支持下,工研院建置了「TIBIC生醫產業跨域整合實驗場域」。這場域致力於成為國際化的醫療與科技跨領域對話平臺,已經和阿斯特捷利康(AstraZeneca)、嬌生集團(Johnson & Johnson)旗下的楊森藥廠(Janssen Biotech, Inc.)、默克集團(Merck)等國際大廠,就健康肺患者流程整合方案、早期創新新創計畫輔導、人才培訓等面向進行合作。