【新銳公司】傑盟首款試管嬰兒「動態培養晶片」 懷孕機率高兩倍

2021/02/15
【新銳公司】傑盟首款試管嬰兒「動態培養晶片」 懷孕機率高兩倍
在儀科中心三年多來的輔導下,傑盟在2020年10月,成功開發出全球第一款半導體製程製造的試管嬰兒「動態培養晶片」,突破國外動態培養技術不易量產、商業化門檻,有望將成功懷孕的機會提高兩倍之多。

Company | 新銳公司 2021年Vol. 81

半導體業加持 三年研發有成

傑盟首款試管嬰兒「動態培養晶片」 懷孕機率高兩倍

撰文/巫芝岳

在國家實驗研究院台灣儀器科技研究中心(簡稱儀科中心)三年多來的輔導下,傑盟(股)公司在2020年10月,成功開發出全球第一款半導體製程製造的試管嬰兒「動態培養晶片」,突破國外動態培養技術不易量產、商業化門檻,這款模仿受精卵在輸卵管內成長的創新技術,有望將成功懷孕的機會提高兩倍之多。

傑盟在2020臺灣醫療科技展展出公司成果。


隨著現代人生活壓力大、晚婚趨勢漸長,俗稱「試管嬰兒」的人工體外受精(In Vitro Fertilization, IVF),成為許多求子心切、卻為不孕所困的夫婦普遍的選擇。

根據市調公司Grand View Research的最新報告,2019年全球試管嬰兒市場規模達到183億美元,年複合成長率(CAGR)為9.5%;而進行人工生殖相關的儀器、設備市場則超過8億美元,年複合成長率達8.6%。

據媒體報導,臺灣的試管嬰兒治療著床率達到36.7%,僅次於美國,居全球第二,也因此讓臺灣成為亞洲不孕症患者的首選。

成立於2011年,位於竹北生醫園區內的傑盟股份有限公司(Jamon Inc.),切入不孕市場耕耘多年,初期從事試管嬰兒相關耗材的經銷,2017年決定投入研發,深入發展該領域。

傑盟在儀科中心輔導下,直搗核心的「受精卵培養」創新技術,並結合臺灣半導體優勢,歷經三年,2020年10月成功開發出第一款透過半導體製程製造的「動態培養晶片」,能將成功懷孕的機會提高兩倍之多。

仿生設計 動態培養成功受孕率可達70%

試管嬰兒的療程中,精子與卵子先在體外受精後,須經過5-7天的體外培養,在培養皿或試管內,以專屬的培養液做為細胞養分來源,直到受精卵發育到桑椹胚(Morula)或囊胚期(Blastocyst),再植入母體子宮。

傑盟創辦人暨執行長高子傑表示,自1978年全球第一位試管嬰兒誕生以來,至今市場上,這段培養過程都是「靜態培養」,一次給足受精卵培養液後即不再更換或移動,然而,這並不符合受精卵在自然情況下發育的過程。

「卵子與精子在輸卵管相遇後,受精卵會緩慢隨著輸卵管移動到子宮,細胞周圍的養分是不斷流動的。」高子傑指出,早在十年前,科學家就已發現若使用讓新的養分能不斷補入、代謝廢物能排出的「動態培養」方式,該受精卵發育健全、成功著床的機率會大大提高。

「根據期刊《Hum Reprod》2010年的文獻,『靜態培養』成功懷孕的機率大約30-40%,但若使用『動態培養』,就能讓成功率提高到70%。」高子傑說。

他進一步解釋,兩者差異在於:靜態培養由於僅把受精卵放於靜態培養液中,缺乏持續供給新鮮培養液,受精卵難以持續獲得充分養分,生長狀態通常較差;但藉由不斷供應新鮮培養液的動態培養的方式,能重現輸卵管的培養環境,受精卵會成長得更好。

半導體產業加持 大降研發、製造成本

傑盟的動態培養晶片,設計為上、中、下游三區,一片可同時培養三顆受精卵;將新鮮培養液置於「上游」,細胞置於「中游」,稍微傾斜晶片後,利用地心引力讓培養液能不斷流入「中游」,而舊的培養液則流至「下游」區。

但概念看似簡單,魔鬼卻藏在細節裡。

由於受精卵只有約0.2毫米大小,該晶片必須經由製造精密構造的半導體製程來製作;考量培養液衝入或流出培養空間時的壓力可能影響細胞,不但流道的寬窄要剛剛好,「入口處」還需要類似閥門的擋板設計。

從繪製設計圖開始,醫學檢驗背景出身的高子傑親自投入,透過儀科中心的半導體實驗室,歷經三年來無數次嘗試、修改,直到去年10月,終於成功研發出該晶片。

而這項利用地心引力原理的設計靈感背後,也有著溫馨的故事。

「三年前,當我正苦惱怎麼突破傳統動態培養的限制時,在公園看著自己的孩子溜滑梯,就突然來了靈感:可以像溜滑梯一樣,傾斜晶片,讓培養液流動啊!」高子傑說。

高子傑表示,國外研究的動態培養技術,通常是在培養空間周圍插上多根細管,利用幫浦擠壓來幫助液體流動,藉此交換培養液。然而,這項技術幾年來始終停留在學術階段,未真正商業化,主要原因在於設計複雜、不易量產。

但在臺灣半導體產業的利基下,傑盟的晶片不但日後微調、修改方便,大量生產的成本也能夠壓低。高子傑說,「我們揚名全球的半導體產業,也成為國外不易進入類似研發的門檻。」

「歐美的半導體廠多是單一公司、擁有一條龍的產程,因此,不可能空出一小部分,給一家小公司設計創新產品。然而,臺灣從晶圓設計、製造、切片,每個環節都有不同公司可負責,規模也可大可小,大幅降低了研發成本。」

傑盟創辦人暨執行長高子傑表示,「動態培養」可不斷供應新鮮培養液,重現輸卵管的培養環境,讓受精卵成長得更好。

傑盟創辦人暨執行長高子傑表示,「動態培養」可不斷供應新鮮培養液,重現輸卵管的培養環境,讓受精卵成長得更好。

從「源頭」改變試管嬰兒 美國專利申請中

這款動態培養晶片,已於2020年11月送件申請美國專利,也預計將申請臺灣專利;傑盟正在與國研院的國家實驗動物中心洽談中,將進行動物受精卵測試。

高子傑表示,他們目前正積也極尋求代理商、人工生殖中心合作,期望利用傑盟的晶片進行研究與期刊論文發表。

高子傑指出,人工生殖中心的競爭越來越激烈,為了提升服務品質,也有中心會引進人工智慧(AI)影像技術,雖然能即時記錄胚胎發育情形,並分析哪顆胚胎植入後最容易著床。然而,這些技術都無法直接幫助受精卵的培養。

「因此,這款能從『源頭』改變的晶片若成功,將對現有試管嬰兒的整體流程,帶來很大的影響!」他說。

擁有豐富醫材、儀器銷售業務經驗的高子傑分享,正因為深深了解「客戶要有需求,產品才賣得出去」,因此,他在發想產品時持謹慎態度,直到確定這項產品確實是業界所需,才果斷投入研發。

高子傑從醫材業務、試管嬰兒相關耗材經銷,到研發核心的受精卵培養技術,他深深期待,傑盟在試管嬰兒發展40餘年的當今,也能為臺灣寫下人工生殖史上重要的一章。

>>本文刊登於《環球生技月刊》Vol 81


小檔案:奈捷生物科技股份有限公司 Instant NanoBiosensors Co., Ltd

成立時間

2011年1月

創辦人

高子傑

實收資本額

250萬

主要服務項目

試管嬰兒動態培養晶片及培養基

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