一、新興傳染性疾病疫苗製程技術

以往疫苗製造是透過雞蛋培養病毒，其培養病毒的過程非常耗時，相較之下，運用細胞培養製程進行疫苗的生產更有效率。除了可縮短生產時間，細胞培養製程亦具備可大量生產疫苗(Scale-up)，和能擁有更長的保存時間等優勢。臨床試驗已經證明細胞培養疫苗與傳統蛋生產疫苗一樣有效，而且安全性和生產效率更高。日本和澳洲已將細胞培養技術應用於生產輪狀病毒、肝炎、水痘和流感病毒等的疫苗。國際間陸續地批准細胞培養之疫苗已成趨勢，因此，細胞培養技術市場之增長是可期待的。除疫苗生產，細胞培養技術亦支持著新興疾病診斷方法、創新藥物開發等領域之發展。本文將介紹細胞培養產業之產品分類與應用領域，並列舉一AI輔助創新案例，以描繪整體產業發展概況。

二、市場預測

根據MarketsandMarkets市場研究報告，細胞培養之全球市場規模於2020 年約為190億美元，而至2025年，該規模將達331億美元，複合年均增長率(CAGR)為11.8%。細胞培養產業相關產品可分為耗材與設備兩大類。根據市場預測數據顯示耗材類產品占總市場規模之66%，其產品類別包括培養基(Media)、試劑(Reagents)、血清(Sera)、容器、生物反應器耗材等。而設備類產品則包含支援設備、生物反應器、儲存裝置等。各項產品類別簡介詳見圖一。

整體細胞培養市場依據其應用領域別可細分為：生物製藥、診斷、藥物篩選與開發、幹細胞研究、組織工程與再生醫學等，相關市場預測數據請參閱圖二，以下簡述個應用領域之發展概況。

(一) 生物製藥
細胞培養相關的生物製藥產品包括疫苗、重組蛋白(Recombinant Proteins)，及基因療法和細胞療法相關產品等。創新的重組蛋白療法(Recombinant Protein Therapeutics )，其所需之目標蛋白質係由大規模培養含有相對應之基因轉染細胞而生產合成之，該療法已經證實為許多疾病之有效療法。
(二) 診斷
於細胞培養過程中分離出病毒病原體之相關技術已相當成熟，且該方法已是實驗室中診斷病毒性疾病的黃金標準測試法。由於經由細胞培養檢測病毒病原體之程序較為費時，因此，相關技術包括：新的細胞培養形式、冷凍保存細胞培養、離心增強接種、致病原檢測、共培養法和基因轉殖細胞株等亦相繼引入，以提升其診斷效率。
(三) 藥物篩選與開發
細胞測定法(Cell-based Assays) 可用於預測藥物對生物體的反應，並透過毒性測試來測定特定藥物的有效性和安全劑量，係屬藥物篩選和開發的重要工具。當下全球競相開發COVID-19之疫苗與藥物，而細胞測定法是具有簡單、快速等優勢，為進行大規模動物測試之替代方案，因此相當具成本效益，目前製藥公司、研究機構等正積極投入中。
(四) 幹細胞研究
幹細胞是未分化的細胞且在未來可以分化為特定細胞，其可用於治療多種疾病。近期幹細胞研究之投資活動相當活躍，2020年加拿大政府投資約700萬美元支持幹細胞研究、2019年日本Fujifilm Corporation投資約280萬美元與PuREC Co.Ltd共同開發和生產幹細胞相關產品，相關研發計畫亦帶動細胞培養之市場需求。
(五) 組織工程與再生醫學
再生醫學係為重新建立活體組織功能，以修復由於年齡、疾病、損害、先天性殘疾等因素而喪失的組織或器官功能。組織工程則是利用細胞培養技術，開發可供人體使用之植入性組織，其包含細胞分離、細胞培養、細胞增殖和組織生長等過程。再生醫學的發展亦為細胞培養市場成長之主因之一。

三、AI 輔助細胞培養創新案例

2016成立之美國公司Nucleus Biologics致力於運用AI最佳化演算，建立一精準細胞培養平台。該公司產品NB-Lux為一款客製化的細胞培養液配置器；而另一項受矚目的產品NB-AIR™平台，則是透過掃描細胞與基因治療之學術期刊文獻，主動建議滿足特定需求之細胞株及培養液。在NB-AIR™的輔助下，提供客製化培養液的所需時間由過去數個月大幅減少至數分鐘即可完成，顯著地提升開發細胞與基因療法的效率。該平台之優勢為運用AI技術在培養基選擇和配方調整程序中，運用最佳化演算法，將影響細胞的表型、產率，以及細胞治療時的功效等因素妥善地進行控制。因此，該公司在NB-Lux系統與NB-AIR™平台之整合與協作下，即可得以在生產細胞過程中，其生長階段、生長效率，和品質皆能滿足使用者之需求。

四、結語

除新型態傳染性疾病疫苗外，能降低副作用並減少無效治療之個人化癌症療法亦是目前醫療照護市場之注目焦點。開發個人化醫療的過程需大量地將患者之細胞進行分離與擴增等技術，因而提升細胞培養市場。另外，運用一次性生物反應器之細胞培養技術使是生產過程更具靈活性，且能有效降低交叉感染的風險，亦是整體細胞培養市場成長的驅動力之一。綜合上述分析，在高階生物製造技術愈趨成熟，且市場需求旺盛的條件下，預期細胞培養將是未來生物技術與醫療產業發展上不可或缺之關鍵技術。