一、前言

Frost & Sullivan在評估市場潛力、專利申請活動、募資狀態、2023年主流趨勢、經濟影響等關鍵要素後，於健康照護領域中，選出多項未來2-4年內將對社會產生重大影響的新興技術，包括：無細胞生物製造技術(Cell-free biomanufacturing)、微型工程器官(Micro-engineered organs)、抗衰老療法(Senotherapeutics)、胞泌體療法(Exosomal therapies)、精準分子檢測 (Precision molecular testing)、空間體學 (Spatial omics)等。前3項新興技術之簡介已刊登於「2023年生醫領域新興技術(一)：無細胞生物製造、微型工程器官、抗衰老療法」。本文針對後3項新興技術，分述其定義、應用範疇、技術特點、代表性案例等(各項新興技術摘要與發展潛力請參閱圖一)。

二、胞泌體療法 (Exosomal therapies)

胞泌體是由細胞產生的小囊泡，能將DNA、RNA、代謝物、免疫調節蛋白等生物分子遞送到其他細胞，為體內細胞溝通的重要路徑之一。胞泌體療法則利用天然或工程化(經人工修飾)的胞泌體做為藥物遞送載體，可裝載過去難以遞送的治療藥物，具備治療神經退化性疾病、感染疾病、腫瘤學、代謝性疾病等多種疾病或應用於再生醫學之潛力。

(一) 技術特性與優勢
免疫原性、脫靶效應、毒性以及高成本等為目前細胞療法發展的主要挑戰。相較於細胞療法，胞泌體具備以下優勢，使其成為近期備受關注的發展項目，包括：低免疫原性以及優異的安全性與穩定性，能降低副作用的產生，並能保護藥物免於在遞送的過程中降解；此外，胞泌體表面能輕易地被修飾，如添加獨特的配體(ligand)或受體(receptor)，使胞泌體能標靶特定的組織或細胞，將藥物精準地遞送至目標；同時胞泌體能裝載之藥物類型廣泛且具備優異的血管與組織穿透力，能遞送過去難以遞送之藥物，如DNA、RNA、免疫調節蛋白等，並可穿越血腦屏障。

除了做為藥物遞送載體使用，胞泌體的組成亦能夠反應釋放該胞泌體之細胞特徵，如癌細胞分泌之胞泌體即含有此癌細胞之DNA分子。因此，胞泌體可作為癌症等疾病早期診斷的重要生物標誌物。預估胞泌體將會被廣泛應用於液體活檢(liquid biopsy)。

(二) 代表性案例

(1) 能應用於神經退化性疾病治療之胞泌體平台- engEx
開發廠商：美國Codiak Biosciences
Codiak Biosciences開發了engEx平台，能設計與開發具獨特特性的工程化胞泌體，以高效率地裝載不同類型的治療分子，並且實現選擇性，引導藥物到達特定的標靶細胞。Codiak推出了多款候選藥物，適應症涵蓋腫瘤(肝、肺癌等)、傳染病(冠狀病毒)和罕見疾病等疾病。另外，開發高效率的胞泌體製造技術亦是Codiak的關注重點，其建構的製造技術與生產設施，能可靠且高校率地大量生產胞泌體。

(2) 應用於慢性皮膚病治療與再生醫療之胞泌體- ExoSCRT
開發廠商：韓國ExoCoBio
ExoCoBio開發出幹細胞衍生胞泌體(stem cell-derived exosomes)- ExoSCRT。ExoSCRT與細胞膜成分相似，因此具備優異的穿透性，同時可以裝載多種能刺激皮膚再生、抑制皮膚發炎、抗衰老以及美白的miRNA與蛋白質，適合應用於慢性皮膚炎的緩解與治療。目前經動物試驗證實具備優異的皮膚炎治療效果。同時，ExoSCRT也具備治療多種疾病之潛力，包括刺激腎臟細胞再生、改善掉髮、治療發炎性腸道疾病(Inflammatory bowel disease)等。另外，ExoCoBio亦開發出能高效率地分離與純化ExoSCRT之專利，可適用於大規模生產。

三、精準分子檢測 (Precision molecular testing)

精準分子檢測技術類型眾多且用途廣泛。例如：多體學分析、全基因體定序、全轉錄體定序/RNA定序、光學基因圖譜(optical genome mapping)分析等技術，可應用於疾病篩檢與預測；分子成像、液體活檢(Liquid Biopsies)、數位生物標誌物(Digital Biomarkers)等技術可用於患者健康監測；另外，人工智慧藥物篩選、次世代定序技術、類器官、器官晶片等技術則常被應用於藥物篩選與過敏評估。

(一) 技術優勢
精準分子檢測具備以下優勢：(1) 疾病預防：精確分子檢測技術，如多基因風險評估，可以預測疾病風險，並且督促患者調整生活方式或接受治療，從而延緩或預防疾病的發生。(2) 個人化治療：可將患者分群，為各群患者制定個人化治療方案。(3) 減少不良反應：有助於精準定位病原體與病變細胞於體內之位置，從而減少對脫靶效應的發生，保護健康細胞並且提高治療效果。(4) 減少藥物失敗：藥物基因體學和藥物過敏分析等技術能評估出更有可能在臨床試驗中成功的藥物。

(二) 代表性案例

(1) 結合人工智慧與分子診斷的敗血症診斷裝置-TriVerity
開發廠商：美國Inflammatix
敗血症為病原菌感染後引起的全身性發炎反應，會導致身體組織損壞、器官功能失調以及死亡。敗血症死亡率相當高(約30-50%)，且不易診斷，容易錯過治療時機。美國Inflammatix所開發的TriVerity急性感染和敗血症測試，結合了人工智慧與分子診斷技術，能掃描血液免疫細胞中的mRNA 生物標誌物，並可在數分鐘內產生檢驗結果。除了能區分感染來源為細菌或病毒，還能預測病情的嚴重程度，有助於醫師制定後續的治療計畫。

(2) 利用新型數位生物標記進行癲癇診斷-BioEP
開發廠商：美國Neuronostics
目前臨床醫生主要使用腦電圖(EEG，Electroencephalography)，並且透過經驗來診斷癲癇。然而癲癇診斷往往需要進行多次的腦電圖量測，平均需要耗時1年以上才能確認，且預後評估常仰賴患者的自我評估，無法精確且客觀的分析治療成效，導致僅有不足50%的癲癇患者能在服藥一年後治癒。Neuronostics 的軟體平台-BioEP僅需20分鐘即能從EEG中分析肉眼不易察覺的病變特徵，提供病程預測以及風險評估報告，以協助醫師監控疾病進程。此方式除了能更準確的診斷出癲癇，同時能以客觀的方式判斷患者對藥物的治療反應，進而找出最有效的治療方式。

四、空間體學 (Spatial omics)

空間體學結合單細胞成像、流體力學、化學和生物資訊學等技術，能夠對感興趣組織內的細胞表型、基因型、活性以及交互作用進行高解析分析。此技術能幫助研究人員了解不同環境中的細胞與細胞之間的關係、於腫瘤中的位置、如何轉移，以及這些細胞如何影響疾病的發生、藥物如何影響等，有助於神經科學、癌症、傳染病、免疫學等醫學領域的進展。

(一) 技術類型與發展趨勢
空間體學包括：空間基因體學(Spatial Genomics)、空間轉錄體學(Spatial Transcriptomics)、空間蛋白質體學(Spatial Proteomics)、空間多體學(Spatial Multi omics)等。空間轉錄體學(如單細胞RNA定序技術)可以了解到組織內各細胞的轉錄資訊；空間基因體學有助於了解各類型細胞的分布與基因體變異性，可以做為癌細胞診斷；空間蛋白質體學有助於了解蛋白質於細胞內與組織內的空間分布，有助於了解細胞訊號傳輸模式以及疾病進展；空間多體學能對組織間個細胞的RNA與蛋白質表現進行分析，有助於重建腫瘤發生過程。

數位化工具為空間體學發展之重要推動力。人工智慧有助於提升空間體學的數據分析能力；自動化平台可加速空間體學的研究與操作速度；視覺化工具則有助於研究員理解生物分子的空間分布。

(二) 代表性案例

(1) 高解析度之單細胞空間轉錄分析平台- Molecular Cartography
開發廠商：德國Resolve Bioscience
Resolve Bioscience以單分子螢光原位雜交(single-molecule fluorescence insitu
Hybridization, smFISH)技術為基礎，開發了單細胞空間轉錄分析平台-Molecular Cartography，解析度可達到亞細胞(sub-cellular)層級，能觀察細胞內胞器的基因表現。此外，該平台還具備高度自動化之優勢，且能同時檢視上百個基因的表現。未來，Resolve Bioscience規劃將結合基因體、蛋白質體、代謝體學等多體學數據，以進一步強化此平台的能力。

(2) 同時具備廣視野與高解析度之空間轉錄體學平台-Rebus Esper
開發廠商：美國Rebus Biosystems
Rebus Biosystems推出自動化空間轉錄體學平台-Rebus Esper。該平台採用smFISH以及具專利的合成孔徑光學(SAO)技術，使其拍攝之影像能同時具備廣視野(能一次觀察上百顆細胞)與高解析度(可觀察到單顆RNA分子)之特性。此外，Rebus Esper還具備許多優勢，包括：強大的影像處理能力，能降低背景雜訊，並且精準地從背景雜訊中識別出螢光訊號；能一次處理與分析多個樣本，以降低分析成本，並且減少不同次實驗產生的誤差。