昨(12)日，於橫濱太平洋會展中心舉辦的日本年度生技盛會「BioJapan 2023」來到第二天。本刊睽違四年回到BioJapan現場，不難發現在日本細胞治療/再生醫學產業發展中，「自動化」已經成為高度熱門的關鍵字。特別是日本以光學精密儀器研發著稱，許多跨入細胞產業的跨國龍頭設備商，也在會期中展出搭載了人工智慧(AI)和自動化科技的製程解決方案。
 
日本Cyto-Facto執行長、神戶生醫研究創新基金會(FBRI)細胞療法研發中心(RDC)創始主任川真田伸博士(Shin Kawamata)表示，相較於往年的BioJapan，今年的展出內容更聚焦在委託製造/開發製造服務(CMO/CDMO)以及對應的設備上。
 
川真田伸認為，疫情的衝擊暴露出日本在某些產品及材料生產能力其實不足，例如在疫苗和mRNA生產上，就已經落後世界幾步；甚至是原本因為諾貝爾獎而舉國投入的細胞治療，似乎也沒有實現原本預期的榮景。
 
「政府和企業也都意識到，過去我們忽略了生產端的重要性。我們必須在製造端投入更多的資金和時間。為了讓日本在5年內能躍升成為真正的贏家，我想是時候該改變做法了。」川真田伸說。
 
事實上，相較於發展成熟的傳統藥物，一般細胞治療產品製造的門檻更高。其痛點主要在於，細胞培養需要經過充分訓練的專業人員，投入複雜的製程，且時間經常長達數週到數個月，且品質要求管理高。
 
因此，在今年的BioJapan展會中，「自動化」已經成為日本發展細胞治療產業非常重要的關鍵字。包括尼康(NIKON)、理光(RICOH)、日立(HITACHI)等大廠，皆展出他們在疫情期間開發的最新成果。
 

NIKON x RBI：顯微鏡+機器人 從細胞播種到挑選全自動操作 

 
NIKON於此次展會中，公開了其與機器人生物學研究所(Robotic Biology Institute, RBI)公司的合作成果。RBI為日本安川電機公司與產業技術總合研究所(產總研)的合資公司，其開發的多功能自動化操作機器人「Maholo」已開發超過10年，也是兩家公司合作後，從工業機器人成功跨入生醫研究的代表作。
 
自2021年5月起，NIKON和RBI開始發想，將Maholo與Nikon的BioStudio-T自動細胞觀察裝置整合後，實現從播種、培養、分化、挑選、增殖的細胞培養自動化一站式服務，並於今年8月完成整合，且成功在人類視網膜色素上皮細胞(RPE)的培養操作得到驗證。
 
除此之外，NIKON也在展場中，實機展示結合顯微鏡硬體、AI深度學習軟體的自動化工作站Eclipse Ji，提供細胞培養時所需的多面向數據分析支持；以及，利用AI學習模組為顯微鏡畫面細胞染色的Digital Stain，能夠減省螢光染色步驟，應用在藥物篩選實驗、觀察細胞反應的研究中。
   

養iPS不再頭疼?! RICOH攜手Elixergen開發3D列印細胞技術客製化培養

 
RICOH與美國Elixergen Scientific合作，於會中介紹結合3D列印技術及細胞培養的誘導型多潛能幹細胞(iPSC)技術平台。RICOH擁有的3D積層細胞塗覆(coating)培養技術，能先以膠化液態形式滴出細胞、固定在培養容器底面，再透過層層堆疊成片，例如由老鼠胚胎幹細胞衍生成的纖維母細胞，可以被做成20層、厚1 mm的積層，且細胞存活率和增殖能力可媲美人工。
 
此外，RICOH的「Ricoh MEA Technology」技術，還能讓培養細胞更安定。目前應用的具體案例，包含：利用iPSC衍生神經細胞進行藥物痙攣毒性預測、AI影像分析陣列開發、人源iPSC衍生神經細胞成熟化過程的4r/3r tau蛋白解析、Rett症候群的疾病模型建立等。
 
另一方面，Elixergen的Quick Tissue Technology，則是一種兼具可重現、功能性、速度、彈性的平台，目前已經能以iPS衍生出各種神經細胞、骨骼肌細胞、血管內皮等，結合RICOH的3D列印技術，便能在平均、大量、高速製造客製化細胞模型，也可以應用在微生理晶片的研發製造上。
   

HITACHI聯手Cell Fiber明年H2推cGMP級高效細胞封裝擴增培養裝置

 
同樣作為從機械工業跨入再生醫療大廠的HITACHI，本次除了展出iPSC商用生產、可於封閉式的環境中同時培養及追蹤iPSC的自動培養裝置iACE2之外，也展出其與日本CellFiber合作開發的高效細胞封裝擴增培養技術，預計在2024年下半年正式推出導入此技術、且符合cGMP規範的自動培養裝置。
 
該技術的特色，在於利用海藻酸構成的管狀膠體，培養塗覆在管壁上的細胞。相較於傳統立體培養方式，這些細胞將能夠在管中的均質環境下擴增，並防止因細胞增生、形成團塊所造成的中心壞死，同時也降低傳統製程利用攪拌所造成的細胞損傷；培養完成時，也可以直接將膠體溶解，收集到所需的細胞。公司表示目前這項技術已可用在iPSC、間質幹細胞(MSC)和T細胞培養中，且細胞存活率(viability)皆超過95%以上。
   
總結而言，透過自動化技術，不僅能夠節省細胞產業所需專業人力的成本，讓反覆性高的操作時程規劃變得更加彈性，更能降低因人為操作所帶來的汙染及誤差，可說是讓細胞產業大步邁進不可或缺的驅動力。
 
不過，川真田伸也表示，在這些創新製造技術的發展中，資訊(IT)產業也是重要的原動力之一。臺灣在資訊科技和控制系統上具有優勢，因此他也樂見臺灣與日本的合作日益緊密，特別是在供應鏈的串聯，期待在未來一起邁向雙贏。
 
(報導 / 吳培安)