7月16日，昱星生技與分子儀器(Molecular Devices)攜手於BIO Asia-Taiwan亞洲生技大會期間主辦衛星研討會，邀請多位專家聚焦於誘導性多潛能幹細胞(iPSC)之衍生類器官(organoids)、AI驅動工作流程(AI-driven workflows)與人類相關性模型(human-relevant models)，如何推動未來藥物開發模式的革新。
 
活動開場中，首先由分子儀器資深市場經理周書旭致詞。他說明，分子儀器成立於1983年，由美國史丹佛大學團隊創立，目前為丹納赫(Danaher)集團旗下成員之一，長期投入生命科學研究工具、自動化平台、影像分析、高通量篩選(High-throughput Screening)及藥物開發相關技術，致力於協助研究人員將科學發現更有效率地轉化為實際成果。
 
目前分子儀器的主力產品，涵蓋高內涵影像分析、自動化細胞培養、高通量實驗平台，以及早期藥物開發相關設備，其中包括：CellXpress.ai自動化細胞培養系統、ImageXpress HCS.ai高內涵篩選系統等，以及其他生命科學自動化工作站、細胞挑選與藥物篩選平台，可支援iPSC、類器官等新研究模型。
 

周書旭：生命科學革命近在眼前！分子儀器點名人類模型、AI、複雜生物學、新療法四大趨勢

 
周書旭表示，過去許多研究仍停留在概念階段，但自從2023年大型語言模型(LLM)及生成式AI(Generative AI)快速發展之後，原本需要數天、數週甚至數個月才能完成的工作，如今透過AI工具即可大幅縮短時間，也促使生命科學領域重新思考未來10年、甚至20年的研發模式將如何改變。
 
對此，分子儀器歸納出4項重要趨勢觀察，包含：研究模型將全面轉向更具人類生理相關性的模型系統，包含三維(3D)培養、類器官(organoid)等；第二是研究流程將全面導入AI，協助研究人員提升效率，加速決策；第三，生命科學研究將邁向更複雜的生物學(Complex Biology)，由單點分析走向整體生物學系統；第四，新型療法、新藥與延緩老化等相關技術將更快速落地。
 
周書旭表示，雖然目前沒有人能夠預測生命科學最終將發展成什麼樣的樣貌，但分子儀器將持續投入幾個重要方向。首先是持續發展人類相關性模型，與合作夥伴共同推動由傳統模型走向更貼近人體生理環境的研究平台。其次，是透過AI與影像分析技術與設備，幫助研究人員建立自動化、智慧化的類器官研究流程，提高研究與決策效率；此外，分子儀器也將持續發展符合GLP等規範的解決方案，協助研究成果更快速、更安全地推進至後續藥物開發階段，縮短從基礎研究到臨床應用的距離。
 

張郁芬：iPSC模型結合自動化 分層推進藥物篩選與驗證

 
昱星生技執行長張郁芬表示，昱星以iPSC建立人類相關模型，並結合即時檢測、高內涵影像與自動化系統，用於藥物篩選、藥效驗證及毒性評估。目前平台涵蓋心臟、肝臟及神經疾病模型，可觀察短期與長期毒性，也能比較不同患者來源細胞對藥物的反應。
 
張郁芬說明，細胞模型選擇須依藥物作用機制調整。以神經退化性疾病藥物開發為例，初期可先以2D模型快速篩選，再以神經元、星狀膠細胞及小膠質細胞共培養，或3D模型進一步驗證，最後加入毒性測試。她也強調，像是阿茲海默症藥物，其作用若是涉及發炎或非神經元細胞，僅使用單一神經元模型，可能無法呈現完整藥效。
 
張郁芬也提到，團隊建立的阿茲海默症病人模型，可呈現Tau蛋白磷酸化及β類澱粉蛋白累積，並用於評估清除β類澱粉蛋白、Tau蛋白或抗發炎等藥物策略；帕金森氏症病人模型則可呈現α-突觸核蛋白磷酸化增加，並用於比較不同病人對藥物的反應。以帕金森氏症用藥Amantadine為例，該藥物可在部分病人腦模型中抑制α-突觸核蛋白磷酸化，並促進神經結構生長。
 
昱星生技鄭至倫博士補充，神經疾病藥物即使在細胞模型中有效，仍須確認能否穿越血腦障壁(BBB)，並在更接近人體的環境中發揮作用。團隊因此建立3D血腦障壁模型與Tau蛋白聚集平台，前者用於評估藥物穿透性，後者則比較單一神經元與共培養模型中的藥物反應，釐清不同作用機制是否需要更複雜的模型驗證。
   
張郁芬說明，昱星目前已建立超過10種可穩定量產的iPSC衍生細胞，並發展心臟、肝臟及神經疾病模型，涵蓋2D、3D類器官、三細胞共培養及血腦障壁等平台，可用於藥物篩選、藥效驗證與毒性評估。同時，昱星已於美國洛杉磯設立據點，並在杜拜成立合資公司，規劃將iPSC、自動化細胞製造及藥物篩選系統導入中東市場。
 

Oksana Sirenko：CellXpress.AI驅動智慧細胞培養決策 建立類器官研究標準化新模式

 
分子儀器檢測方法開發與科學應用資深經理Oksana Sirenko說明，隨著類器官、iPSC衍生模型及患者衍生類器官(PDO)逐漸成為新藥研發與精準醫療的重要工具，研究人員也面臨培養流程繁瑣、人工操作耗時及實驗重現性不足等挑戰，因此導入智慧化、自動化平台已成為未來發展趨勢。
 
對此，分子儀器推出的CellXpress.ai自動化細胞培養系統，整合流程控制、影像分析與AI決策功能，可完成細胞接種、移液、繼代、影像擷取及培養監測等工作，研究人員只需預先設定實驗流程，系統便能自動執行，大幅減少人工介入與操作誤差；此外，平台採用圖形化工作流程設計介面，不需撰寫程式即可建立培養流程，從培養週期、更換培養液頻率到液體處理條件皆可彈性設定。
 
Oksana Sirenko強調CellXpress.ai除了自動化，最大的特色在於其具備AI分析與決策能力。該系統可定期拍攝細胞影像，即時分析細胞融合度(confluency)、型態及培養狀態，再依據預先設定的條件自動決定下一步操作。
 
例如，當細胞融合度達到70%即可自動啟動繼代培養程序，或在符合研究人員設定的收穫條件時完成後續流程，不必再依靠人力反覆檢查培養狀況。此外，平台也能辨識細胞分化、評估類器官成熟度，甚至排除異常樣本，讓整個培養流程更一致、更可靠。
 
她也提到，長期細胞培養往往需要持續數週甚至數月，若仰賴人工管理，不僅耗費大量人力，也容易因操作差異影響結果。為此，CellXpress.ai內建自動排程功能，可同時管理多組實驗，自動安排液體處理、培養、影像擷取與分析等工作流程，並監控設備與耗材使用狀況，當培養基或耗材不足時即主動提醒研究人員補充。
 
Oksana Sirenko表示，透過AI驅動的自動化工作流程，平台有助於提升類器官研究的效率、標準化程度與實驗品質，為人類相關性模型在藥物開發及精準醫療的應用提供更完整的技術支持。
 

王瑞鈴：PDX結合衍生類器官與器官晶片 提升腫瘤藥物預測性

 
國家實驗研究院國家生物模式中心副研究員王瑞鈴於其演講中表示，傳統腫瘤細胞株與動物模型難以完整反映病人腫瘤異質性，部分藥物即使在臨床前研究中有效，進入臨床試驗後仍可能因療效不足而失敗。
 
對此，病人來源異種移植模型(PDX)可保留腫瘤病理與基因特徵，對部分標靶藥物的臨床反應預測性可達90%以上，但建立約需2至6個月，因此成為國家生物模式中心的重要服務項目。
 
目前，國家生物模式中心已建立超過250個臺灣病人來源PDX模型。王瑞鈴指出，由臺灣蒐集得的檢體在腫瘤位置及部分基因突變分布上，呈現與歐美資料不同的亞洲族群特徵；中心團隊並據此進一步建立與PDX配對的PDX衍生類器官(PDXO)，確認兩者在病理型態、DNA指紋、體細胞突變及藥物反應上高度相似，進而建立具亞洲族群特性的PDXO，可作為藥物預篩選平台。
 
王瑞鈴提到，國家生物模式中心另外導入自動化培養與品質控管，並將PDXO結合腫瘤血管晶片，觀察CAR-T細胞能否穿越血管並浸潤腫瘤；她也強調，PDX、PDXO及器官晶片各有適用範圍，研究人員仍須依藥物特性、實驗目的及欲觀察的腫瘤微環境，選擇最適合的模型。
 

蔡坤志：北醫建構TCLOT與PDO Biobank平台 未來發展替身試驗、數位孿生

 
最後，臺北醫學大學臨床醫學研究所教授暨類組織技術核心實驗室(TCLOT)主任蔡坤志表示，類器官、器官晶片、AI及其他新模式方法學(NAMs)正快速取代部分傳統動物實驗，成為提升藥物研發成功率的重要工具。
 
為掌握這波趨勢，北醫近年積極建置TCLOT(TMU Core Laboratory of Organoid Technology)與TMU PDO Biobank，建立從基礎研究、臨床轉譯到新藥開發的一站式平台，推動精準醫療發展。
 
蔡坤志指出，TCLOT是一個聚焦於類器官，整合了設備、標準化流程與專業技術團隊的核心實驗室，提供校內外研究人員穩定且一致的技術支援。他表示，由於類器官培養涉及特殊培養環境、高成本試劑及繁複操作，一般實驗室不易長期維持，因此透過核心平台集中管理，藉此能降低研究門檻，亦有助於提升研究品質與再現性。
 
目前TCLOT已建置P2等級實驗室與標準化培養流程，可支援腸道、肝臟、泌尿道及乳癌等多種正常組織與疾病類器官模型，未來還將持續擴展更多疾病領域。
 
除了技術平台，北醫也同步建置TMU PDO Biobank，蒐集保存PDO資源。蔡坤志表示，PDO直接由病人腫瘤組織建立，可保留原始腫瘤的生物特性與異質性，相較於傳統異種移植模型，更能真實反映人體疾病狀態。
 
為提高樣本代表性，北醫團隊建立標準化採樣流程，由臨床醫師自腫瘤不同區域取樣，建立多株PDO株系，目前已累積多種腫瘤樣本，並確認冷凍保存後仍可穩定復甦與持續培養，為藥物篩選及轉譯研究奠定重要基礎。蔡坤志也分享，北醫正進一步發展高通量PDO培養平台，將類器官導入384孔盤格式，結合自動化影像分析與AI技術，提升大規模藥物篩選效率。
 
蔡坤志表示，TCLOT未來也將整合免疫共培養、單細胞定序及AI分析，打造更完整的人類相關性模型平台，並朝向替身試驗(Avatar Trial)與數位孿生(Digital Twin)發展，希望在病人接受治療前，先利用其PDO進行藥物反應測試，協助醫師選擇更適合的治療方案，讓類器官技術從實驗室走向臨床應用，成為串聯新藥開發與精準醫療的重要橋梁。

(報導 / 吳培安、高佳樺)