一、前言

Frost & Sullivan在評估多項技術之市場潛力、專利申請、募資狀態、主流趨勢、經濟影響等要素後，認為2022年生醫領域中有許多值得關注且將會為社會帶來巨大影響的新興技術，包括: 先進RNA疫苗(Advanced RNA Vaccines)、癌症標靶免疫療法(Targeted Cancer Immunotherapy)、單細胞分析(Single Cell Analysis)、沉浸式療程 (Immersive Therapeutics)、病毒載體製造(Viral Vector Manufacturing)等。本文將著重於單細胞分析與沉浸式療程兩項新興技術，分別介紹其發展趨勢、成長機會以及代表性案例(各項技術摘要請參閱圖一)。

二、單細胞分析 (Single Cell Analysis)

單細胞分析是分析單顆細胞的基因體、表型、細胞活動與生化反應等，可用於評估和研究疾病的致病機轉，有助於更精準地判斷病情與評估治療方式。

(一) 趨勢
單細胞分析技術可細分為細胞分選技術、成像技術和體學方法等領域。在細胞分選技術方面，微流體與奈米流體技術為近期發展的重要分選技術，奈米流體技術能減少分析樣本的需求、簡化實驗流程，提高檢驗的靈敏度，並且實現高通量細胞分選，例如可利用奈米流體晶片實現細胞捕獲、單細胞影像分析、雜質分離與蛋白質收集等複雜流程。
在體學方法方面，傳統基因定序多採用組織樣本或細胞群進行DNA序列分析，但此種定序方式難以滿足單細胞體學分析之需求，如研究細胞個體的異質性(heterogeneity)。因此發展出多種單細胞體學定序技術(如DR-seq、G&T-seq、scTrio-seq)以及單細胞體學研究平台(如Tapestri平台)，以協助使用者了解細胞的基因、RNA、蛋白質之間的交互作用網絡。此外，空間基因體學(Spatial Genomics)、空間轉錄體學(Spatial Transcriptomics)等空間體學(Spatial omics)分析工具，能夠研究生物分子於細胞或組織內的空間分布，是近期備受關注的焦點。

在成像技術方面，螢光顯微鏡為常見的單細胞成像技術，3D成像以及活體細胞成像等技術為目前重要趨勢。另外，人工智慧技術的發展，也大幅度提升了細胞影像的解析度，並可協助從大量細胞中識別出特定的細胞。
2022年，單細胞分析技術市場規模約為28億美元，預估2026年時將成長至48億美元，年均複合成長率約為15%。其中多體學方法和成像技術為成長最快的領域，這是由於人工智慧可大量應用於這兩項領域，以提升數據分析與影像解讀的能力。 

(二) 成長機會
未來單細胞分析在技術層面的發展聚焦領域包含: 
(1) 綜合多體學分析平台
綜合多體學分析平台可整合多種體學的資訊，能更加精準進行細胞辨識、病情判斷與預測、療程安排。例如轉錄體與表觀基因體數據的綜合分析，有助於了解細胞如何調節基因體的表現，並且影響細胞的整體功能。
(2) 先進成像技術
先進成像技術包括: 活體細胞螢光成像技術能夠於活體細胞內觀察分子的移動；空間多工成像技術(multiplexed spatial imaging)能夠觀察多種分子於細胞內的空間分布。前述先進成像技術能協助科學家更深入的了解致病機制，例如致癌因子如何驅使正常細胞轉變成癌細胞，或者癌細胞如何逃避免疫系統等。
(3) 無標記(label-free)細胞分選
大多數的細胞分選技術需要仰賴螢光或磁珠等標記以辨識出特定細胞，然而各種標記方式皆會對細胞造成傷害或產生不利影響。無標記細胞分選，可減少細胞損傷，並可簡化標記與分析的步驟，進而降低分析成本。
(4) 先進數據分析工具
單細胞分析可使研究人員能夠了解致病機制，有助於個人化藥物與疾病診斷開發。然而目前數據分析工具仍不成熟，尤其是在解釋體學等大型數據之效率與準確度不佳。因此，需要先進的分析工具能夠從大量的數據中提供準確的分析結果。

(三) 代表性案例
(1) Deepcell – 不須標記即可辨識特定細胞的微流道細胞分選平台
美國 Deepcell 開發的平台結合了人工智慧、影像辨識、微流體等技術，可以根據細胞的形態特徵將細胞分類，並挑選出特定的細胞株(如高產量)，實現無標記細胞分選。另外，該平台亦具有獨特的微流道技術，能在不傷害細胞的情況下將細胞分離。Deepcell宣稱可從一群細胞中挑選出稀有的特定細胞，可適用於血液中稀有細胞(如循環腫瘤細胞)的篩選。
(2) Akoya Biosciences – 能夠快速針對百萬顆細胞進行成像與分析之成像平台
Akoya Biosciences開發了單細胞成像平台PhenoCycler-Fusion與試劑套組(kits)。試劑套組能夠一次標記100多種生物標誌物，成像平台則能在10分鐘內快速地針對玻片上數百萬顆細胞進行成像與空間表型(spatial phenotype)分析，以了解生物分子與環境的交互作用形式，有助於腫瘤微環境研究與癌症生物標誌物發現。

三、沉浸式療程 (Immersive Therapeutics)

沉浸式療程為利用擴增實境(augmented reality, AR)、虛擬實境(virtual reality, VR)、延展實境(extended reality, ER)等實境科技，藉由沉浸式與互動式體驗以治療疾病之新興療法。沉浸式療程為非侵入性治療，主要應用的範圍包含心理疾病(如焦慮症、憂鬱症)、神經性疾病(如失智、帕金森氏症)、疼痛治療(如慢性疼痛)及復健治療(如術後復健)。

(一) 趨勢
2022年，沉浸式療程市場規模約為15億美元，預估2026年時將成長至45億美元，年均複合成長率約為32%。COVID-19大流行加速了遠距醫療技術的採用，帶動了沉浸式療程的成長，使醫師與治療師得以在不接觸患者情況下提供治療。同時，資金的湧入以及陸續有相關產品取得許可，亦是市場成長的主因。此外，提升沉浸式體驗(如提高互動性)、改善心理健康與術後復健效果等為近期的研發重心。

(二) 成長機會
(1) 整合5G行動通訊與人工智慧技術
5G技術之低延遲與高頻寬特性，可以實現即時互動體驗；AI技術能預測和診斷疾病，並為患者提供個人化護理。5G、AI等技術的整合將促使實境科技在醫療保健的採用，且預計未來1-2年間，沉浸式療程將逐漸成為主流。
(2) 家庭使用之輕量穿戴式裝置
為提升患者在進行沉浸式療程的舒適度，材質輕盈且便於攜帶的穿戴式裝置，如AR眼鏡，將會是研發重點。
(3) 不須治療師之自動化沉浸式療程
自動化沉浸式療程能夠在無治療師的情況下位患者提供治療，且近期的臨床研究亦指出自動化療程同樣具有療效。因此，隨著心理疾病之患者數量不斷增加，在VR治療師之數量限制下，預計將推動自動化沉浸式療程之研發。

(三) 代表性案例
(1) AppliedVR - 居家慢性疼痛治療VR裝置
美國 AppliedVR公司研發之EaseVRx系統為居家疼痛治療工具，藉由虛擬實境技術為患者提供認知行為療法，適用對象為慢性下背痛之成年患者，可在不依賴鴉片類止痛藥物情況下，有效舒緩疼痛。EaseVRx已於去年底取得FDA許可。目前AppliedVR正持續開發不同類型的疼痛與心理治療，包括纖維肌痛、手術後疼痛、癌症相關焦慮和類風濕性關節炎等。
(2) XR Health- 遊戲化之虛擬診療室平台
美國XRHealth成立於2016年，利用VR技術開發出遊戲化的沉浸式療程以及虛擬診療室平台，能遠距與物理治療師連線，由治療師提供運動、認知、心理、身體活動等治療建議，建立個人化療程。目前該虛擬診療室平台可提供物理治療、疼痛管理、言語治療、壓力管理、認知與記憶訓練等，並且已獲得多家美國大型醫療保險公司(如Blueshield、Medicare)的保險給付。