本文受「兔兔不哭-善美麗聯盟」之邀整理撰寫,首刊發表於兔兔不哭官方網站


今年暖冬,我正即將動身前往倫敦參與2020年度「LUSH反動物實驗大獎(LUSH Prize, 以下簡稱LUSH獎)」的評審工作,很幸運在行前有機會先到國立交通大學,拜訪了現任生醫工程研究所副教授的陳冠宇博士——年紀輕輕的他,兩年前就憑著「器官晶片(organ-on-a-chip)」的研究貢獻,獲得了2018年度LUSH獎「亞洲區傑出青年學者」的肯定,是繼台灣防止虐待動物協會在2014年獲得「提昇公眾意識獎」之後,第二度奪獎的台灣入圍者。

當年捧著電腦讀著相關報導的我,立刻對陳冠宇教授的人生經歷與研究內容燃起好奇——究竟是什麼樣的契機,讓他在眾多科研項目之中,選擇走上「動物替代」這條在台灣乏人問津的道路呢?而他那擊敗眾多競爭對手、奪得國際性科研大獎的器官晶片技術,又是如何能使眾多生命免於在實驗中不斷犧牲呢?

這一個上午,我終於有機會掏出醞釀已久的滿懷疑問,並驚喜地得到一個又一個遠比預想中更激勵人心的答案。

交大工程館內長廊,盡頭就是陳冠宇教授的辦公室。

奪得LUSH獎的器官晶片技術,擁有替代動物實驗的強勁潛力。


筆者花栗愷(以下簡稱愷):陳教授對於動物實驗有什麼看法?為什麼會選擇動物替代作為相關技術的應用目標呢?


老實說,動物實驗在這個年代不免還是有它存在的必要性,但是與此同時,也有蠻高比例的動物只是為了滿足學術上的表面形式、而被無謂犧牲的。


我曾在美國MIT(麻省理工學院)的實驗室做過研究員,回國之後,才發現國外正在積極發展、已經準備起飛的器官晶片技術,台灣居然幾乎沒人在做,便決定投入相關領域的研究,並在過程中逐漸確定它可以用於替代動物實驗。


愷:能不能請你簡單介紹一下榮獲LUSH授獎肯定的器官晶片技術呢?


獲得LUSH獎的是我們的肺晶片套組,它並不是一個單獨的晶片,而是把模擬肺泡、支氣管等等功能的數個晶片和管線串連成一套系統,藉此重現人體肺部的功能跟狀態,進而去做更多測試與觀察。


研發肺晶片的門檻其實很高,因為它牽涉到氣體的流動和控制——例如在研究空氣污染的時候,我們必須先把空汙粒子霧化為氣狀,再把氣體通進非常細小的管線裡,技術上相當困難;我們的團隊不但做到了,還把它發展到相當精緻而且實用的程度,足以封裝量產。


封裝量展並不是什麼創新的發明,很難作為論文發表,在爭取經費時也很吃虧,因此在科研界很容易被大家漠視,但它其實非常重要,需要有人願意費心實現,科學技術的應用價值才能提升。

小小一張器官晶片,裡頭大有學問。

在法規與產業的雙重限制之下,先把自己準備好,才有能力抓住機會。


愷:以台灣的現狀而言,像這樣具備量產能力的器官晶片系統可以運用在哪些地方呢?


現階段嗎?不行,或者該說很難。在美國,研發器官晶片的團隊通常會跟藥廠合作;但在台灣,研製肺相關新藥的公司少之又少,加上國內廠商大多追求盡快上市、及早回本,對於投資新興技術比較沒有興趣。


再說,「替代動物」這件事在台灣的不確定性太高了,以我們的器官晶片為例,好不容易研發完成,但實務上能不能替代動物實驗?不知道欸!因為沒有現行法規可以依循,也就沒有相關先例可以參考。


很多人會因此退回比較保守的研究領域,但我們決定把眼光放向國外——台灣沒有相關規範,我們就參考美國FDA制定的標準;台灣藥廠沒有意願,我們就找國外廠商洽談合作。


我們必須先把自己準備好,才有能力隨時把握任何機會——假設今天有個藥廠想在短時間內大量趕製器官晶片,一般實驗室恐怕一週只能做個三、五片,我們卻可以在一個月內產出兩千片,彼此才有繼續合作的可能性。我們同時也不斷在關注台灣的法規進展,等哪天相關配套終於齊備,我們的技術立刻就可以在國內運轉起來。

陳冠宇教授將肺晶片製成套組,力求「使用者友善(user-friendly)」。


愷:從科研角度來說,你認為台灣的動物替代技術發展得如何?


還落後歐美國家很多。如果你去參加國內相關領域的講習或研討會,就會發現其中有些研究跟動物替代的關聯很薄弱,為什麼?除了應用上的不確定性之外,也因為這類技術不容易申請研究經費,對大家來說沒有誘因。


不過,多虧動保團體的長年倡議,這樣的狀況或許會逐漸好轉,像是今年,農委會就專門為動物替代技術撥了一筆研究經費,我們團隊也有投件申請。

令人震撼的LUSH獎,為團隊帶來前所未有的視野與發展。


愷:除了政府核撥的經費之外,LUSH獎金是否也對你們的研究發展有所幫助?


LUSH獎為我們帶來很多好的效應,例如幫助團隊拿到更多研究經費,物質與人力資源也都因此增加等等,獎金本身倒不是重點。假如得獎者沒能善用這些效應繼續發揮影響力,那真的會非常可惜。


除此之外,LUSH獎也對提升台灣的公眾意識很有幫助——畢竟這是科技領域的具體成果,又有很好的話題性,對民眾來說很有說服力。許多動保團體可能也因此受到了鼓舞吧?他們會來跟我聯繫交流,拓展新的發聲管道。


愷:很多動保團體當年都轉發了你的獲獎消息,不曉得你在頒獎典禮現場的感受又是如何呢?


非常震撼!不只得獎者的研究成果讓人驚艷,就連其他與會者的發言也都很有水準,讓人非常強烈地感覺到:原來這個議題在國際上這麼受到重視,只是台灣沒有人在做而已。


其實,頒獎典禮只是整趟行程中的最後一個環節,在那之前還有一整天的研討會,讓我們可以透過專題演講分享彼此的研究成果——雖然那不是好幾千人的大型會議、LUSH也沒有為它大肆宣傳,但與會者應該也有一、兩百人喔,而且發表內容跟動物替代的科研技術高度相關,我覺得很有收穫。


也多虧這個研討會,我才有機會更深度地認識其他專家的研究成果,並因此跟更多同行建立連結,對之後的交流甚至合作都很有幫助。


愷:亞洲地區有沒有足以比擬LUSH獎的動物替代研討會呢?


我知道中國有辦一些規模比較大的研討會,但是總體來說,歐美國家在這方面的觀念跟市場還是明顯要比亞洲成熟許多——LUSH不是每次都會公佈各個獎項的入選名單嗎?從那裡就看得出差異了。


所以,我很希望能擴大並善用自己的影響力,去鼓勵甚至號召台灣的科研人士積極參與LUSH這種國際型的動物替代會議,或許他們看到歐美的先進案例後,會跟我一樣大受震撼,進而讓台灣的動物替代風氣發酵起來。


社群網絡的力量——讓剛燃起的正向效應繼續在台灣延燒


愷:(承上)那一定會是LUSH團隊非常樂見的!也許他們可以在這方面提供一些幫助或資源?


老實說啊,得獎之後,我反而有種「被放生」的感覺⋯⋯當然,我們非常感謝LUSH獎為我們帶來了很多機會,但從社群的角度來說,LUSH團隊似乎沒能跟歷年得獎者保持緊密的連結——譬如今年的研討會[1]吧,作為上一屆的得獎者,我們直到現在都還沒有接到任何官方消息,蠻可惜的。


我一直在想,有沒有可能透過LUSH把亞洲區的力量凝聚起來?正好LUSH獎也剛從一年一度轉型成兩年一次,那麼中間空出來的那一年,是不是可以把聲量發散到世界各地,改辦亞洲區、歐洲區、美洲區的研討會?就像很多國際型的會議,都會交替召開全球性的「總會」跟區域性的聚會那樣。


我相信在台灣、在亞洲,一定還有很多人對動物替代懷抱熱忱,只是需要一個有力的管道,讓大家可以團結起來——今天要是由我來主辦一個動物替代會議,沒什麼人會理我啦,但是LUSH不一樣,他們有名聲、有資源、還有LUSH獎多年來的人脈基礎,如果能由香港、韓國或其他亞洲國家的LUSH扮演領頭羊的角色,一定可以帶來很好的效應,而我們作為過去的得獎者,肯定不會袖手旁觀——我們可以幫忙安排場地、聯繫講者、居間協調,跟LUSH一起發揮超越個人的影響力,讓過去曾經得獎的人、未來想要申請的人、從事相關行業的人都有更多機會互相交流;另一方面,大家看到LUSH獎的後續效應這麼蓬勃,也會更想報名申請這個獎項,這樣豈不是雙贏?


愷:我記得所有得獎者都必須簽署同意書、保證LUSH的獎金只會用於獲獎專案——假如LUSH沒有和得獎者保持聯繫,他們要怎麼核實這一點呢?


其實LUSH在這方面並沒有嚴格管控欸,再說,假如本人無心要推動物替代的話,旁人也是很難約束的。


所以我也在想,LUSH有沒有可能設個獎勵機制,提供更多舞台或資源給那些在獲獎後仍持續有所貢獻的得獎者?也許是個合作提案、或是其他交流機會,藉此支持大家再進一步發揮影響力,也讓得獎後的正向效應可以持續沸騰。


愷:我覺得你就是持續推廣動物替代的很好例子,連在一些偏向動保領域的場合都可以看到你們團隊的身影。


應該的啦,畢竟拿了這個獎,就理應承擔更多責任,所以我們會在科學研究之外,再努力騰出時間多做點什麼,例如參與「動物福利白皮書」等動保議題的討論工作。


我們也參加了不少面向社會大眾的演講和展覽,例如TED Talks的臺北年會、科技部主辦的未來科技展等等——不誇張喔,在為期四天的科技展裡,我們的器官晶片被選為「重點特色攤位」,參觀人數約有一千多人!這裡面除了少部分外賓和政府官員之外,絕大多數都是一般民眾,他們本來可能只是抱著消遣的心情隨意晃晃,想不到卻因此認識了我們的肺晶片,還有很多人在得知這套系統可以替代動物實驗之後,給了我們相當熱情的回饋。


器官晶片的無限可能——和全世界攜手打造「全人體晶片」


愷:除了肺晶片之外,你們團隊是不是還有持續研發其他技術?


很多,包括神經跟視網膜晶片——我知道歐洲也有一個團隊在做視網膜晶片,他們是用真的細胞組織仿製視網膜,再植入到晶片裡面;我們則是想要結合電子元件技術,讓器官晶片可以模擬出更複雜的生理行為,在量產、保存、使用上的效益也會更高。我覺得電子技術會是新世代的一個趨勢,包括大腦神經晶片,也已經開始往這個方向發展了。


另外,隨著我們的肺晶片技術越來越成熟,我們也開始做更多感測分析方面的研究,譬如電極、高通量、AI技術等等。以器官晶片的發展現況來說,我們還只能得出「某種東西會不會讓細胞死掉」這種簡單的結論,但大家想知道的不只這些啊,例如美國最近就在研究「藥物成癮」、「疼痛」的生理訊號——要死多少細胞、某個訊號上升多少、免疫反應處於哪個階段,綜合起來才代表「痛」?想在器官晶片上重現這些複雜的生理現象並加以感測分析,很困難、但也非常重要,因為只有在相關數據都足夠準確、具體又有代表性的時候,我們才能從器官晶片解讀更多生理行為,應用上也才有替代動物實驗的可能。


應用方面,我們想要利用器官晶片創建cancer model(癌症模型)——你想想看,癌症最可怕的地方在於它會轉移,而且每個人的狀況都不一樣,沒有一個固定的治療方式可以通殺;所以我們希望能在器官晶片裡重現癌細胞的轉移過程,包括它會不會轉移、以及如何在器官之間轉移?透過重現罹癌個體的生理現象,就能再進一步運行專屬的藥物測試,並打造相應的治療計畫。


你可以發現,器官晶片的後續應用其實是無窮無盡的欸,大家都在朝著human-on-a-chip(全人體晶片)的方向努力,而我們期許自己成為其中肺晶片、視網膜晶片等技術的代表;還有很多遠大的夢想,希望可以一個一個慢慢達成。


期許懷抱相同熱忱的後進:認清自己、全力以赴


愷:對於也想投入於動物替代領域的後進,你有沒有什麼建議?


不瞞你說,在我得獎之後,也曾有些年輕學者跑來問我申請LUSH獎的秘訣,但我都會先反問他們:「你們是真的有心想做動物替代嗎?還是只是想拿個獎、領個獎金,回來繼續做跟動物替代無關的事情?」


隨著可能替代動物實驗的技術越來越多,判斷哪些人是真心想做動物替代就成了資源分配的新課題——譬如深度學習,它的範疇那麼廣,研究者最後大可走向資料蒐集啊;同理,幹細胞研究也可能導向幹細胞治療,不一定會以動物替代為重;其實,假如真有心想替代動物實驗,除了科學研究本身之外,還有法規等很多方面的眉眉角角需要注意,大家應該先把自己的目標考慮清楚,不要只想著跟風或沾光。


我自己在交大帶的實驗室,碩博生加起來就有15個人,我常常鼓勵他們:想清楚了,就好好做、坦蕩蕩、無愧於己,不必擔心牽涉到動保會拿不到經費,也不必擔心做動物替代會沒有未來,只要努力把事情做好,後續的效益自然會來,LUSH就是個很好的例子啊!歐美既然可以發展起來,我們當然也做得到,即使在台灣暫時不受重視也沒關係,我們看的是全世界。


我也期許自己在獲得更多成果與資源之後,可以更長遠地培育下一代,讓後面這些擁有相同熱忱的年輕人,可以獲得好的引導、繼續發展動物替代。

聊起團隊的研究成果與進展,陳冠宇教授的意義神采充滿感染力。

後記


在原先粗估30分鐘、最後卻暢聊兩個小時不只的訪談過程中,冠宇的親和力與專業度在在令人驚艷,但其中最讓我印象深刻的,還是他那積極進取的滿腔熱情——當我們聊到原定要在今年八月假荷蘭Maastricht舉辦的「世界動物替代大會[2]」時,冠宇說:「我們沒有道理不去參加啊!器官晶片是這屆大會很重要的主題之一,拿了LUSH獎的我們,當然要繼續發揮影響力,讓大家知道台灣不只有做器官晶片,還有持續推廣動物替代;既然我們擁有這麼多資源,就更應該把事情做好,在科研、動保和創業各方面,都要交出很漂亮的成績單。」


更讓人佩服的是,懷著這份激勵著自己衝鋒陷陣的企圖心與使命感,冠宇絲毫沒有讓手上的研究流於不切實際的紙上談兵,相反地,他在相關法規和風氣都還未臻成熟的時候,就已考慮到「對使用者友善與否」的實用問題,進而透過量身打造的封裝與量產程序,讓養在實驗室裡的嬌貴技術從此有了走進日常的可能性——在周遭一切都還沒有準備好的時候,冠宇先把自己準備好了。


科學研究、法規政策、公眾意識——在替代動物實驗的進程中,這三者的意向發展至關重要,而我們何其幸運,得以親聞冠宇從科研端鼓氣吹響這一聲極具感染力的強勁號角,怎麼能不趁勢應聲唱和?期許身為公眾一份子的我們,都能從冠宇那敢夢卻不失實際的積極精神中汲取幾分能量,更勇敢而謹慎地善用各自的影響力和話語權,讓生活中不易察覺卻無所不在的動物實驗,不再因為行之有年、而理所當然。



[1] 原定於今年五月舉行,因應新冠肺炎疫情而延期後,詳情尚待公布。
[2] 因應新冠肺炎疫情,延期至2021年八月舉行。

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