1
00:00:00,368 --> 00:00:04,197
我們现在正面臨全球人們健康的挑戰

2
00:00:04,197 --> 00:00:09,650
而目前尋找以及研發新藥
太過昂貴、耗時

3
00:00:14,360 --> 00:00:18,074
且大多以失敗收場

4
00:00:18,074 --> 00:00:20,491
這樣的方式是無效的

5
00:00:20,491 --> 00:00:25,409
也代表迫切需要新式療法的病人得不到治療

6
00:00:26,209 --> 00:00:29,707
疾病也就無法被醫治

7
00:00:29,707 --> 00:00:32,790
我們似乎花越來越多的金錢

8
00:00:32,790 --> 00:00:36,886
花在研發的每一個十億美元

9
00:00:36,886 --> 00:00:40,715
都得到更少成功上市的藥

10
00:00:40,715 --> 00:00:43,932
更多的錢，更少的藥。嗯

11
00:00:43,932 --> 00:00:45,852
到底發生了什麼事？

12
00:00:45,852 --> 00:00:48,447
嗯，有多種因素牽扯其中

13
00:00:48,447 --> 00:00:50,468
但我認為最重要的原因是

14
00:00:50,468 --> 00:00:52,865
在進入人體臨床試驗之前

15
00:00:52,865 --> 00:00:59,015
目前用來測試藥物是否有效
或是否安全所使用的工具讓我們相當失望

16
00:01:03,655 --> 00:01:09,034
它們無法預測在人體內會發生的事

17
00:01:09,034 --> 00:01:13,771
目前有兩種主要的工具

18
00:01:13,771 --> 00:01:17,812
那就是細胞培養以及動物試驗

19
00:01:17,812 --> 00:01:21,132
我們先來說說第一種，細胞培養

20
00:01:21,132 --> 00:01:24,285
好，細胞在我們的身體裡面快樂地工作著

21
00:01:24,285 --> 00:01:26,340
我們把它們從正常生長環境中取出來

22
00:01:26,340 --> 00:01:29,289
並丟到這些培養皿的其中之一

23
00:01:29,289 --> 00:01:30,874
希望它們依然能夠運作

24
00:01:30,874 --> 00:01:33,067
結果並不意外
它們不能

25
00:01:33,067 --> 00:01:34,729
它們不喜歡那樣的環境

26
00:01:34,729 --> 00:01:39,037
因為這跟身體裡面的環境完全不同

27
00:01:39,037 --> 00:01:41,108
動物試驗呢？

28
00:01:41,108 --> 00:01:46,903
的確，動物能夠提供有用的訊息
牠們告訴我們在複雜器官結構中細胞的變化

29
00:01:49,953 --> 00:01:53,301
我們學到了很多生物學的相關知識

30
00:01:53,301 --> 00:01:56,199
但是通常來說

31
00:01:56,199 --> 00:02:03,595
動物模型並無法預測使用某種特定藥物時
在人體內發生的事

32
00:02:03,601 --> 00:02:05,980
所以我們需要更好的工具

33
00:02:05,980 --> 00:02:07,733
我們需要人體細胞

34
00:02:07,733 --> 00:02:12,074
但是我們要找到讓它們
在體外也能「快樂」的方法

35
00:02:12,074 --> 00:02:14,980
我們的身體是個動態的環境

36
00:02:14,980 --> 00:02:16,820
一直在活動著

37
00:02:16,820 --> 00:02:19,011
我們的細胞也是這樣

38
00:02:19,011 --> 00:02:24,575
它們也處於動態的環境、感受持續的作用力

39
00:02:24,575 --> 00:02:28,460
因次如果我們想讓細胞「快樂」的在體外生活

40
00:02:28,460 --> 00:02:30,986
我們就得成為細胞建築師

41
00:02:30,986 --> 00:02:38,561
去設計、建造、監控細胞們的另外一個家

42
00:02:38,561 --> 00:02:42,173
在維斯研究所（Wyss Institute），我們已經做到了

43
00:02:42,173 --> 00:02:45,197
我們把它叫做晶片上的器官

44
00:02:45,197 --> 00:02:46,988
我這裡正好有一個

45
00:02:46,988 --> 00:02:49,803
它真美，對吧？
但卻是如此地不可思議

46
00:02:49,803 --> 00:02:56,961
在我手上的是一個在晶片上
會呼吸、活生生的人類的肺

47
00:02:56,961 --> 00:02:59,089
它不只是美

48
00:02:59,089 --> 00:03:01,529
它能做強大到令人驚歎的事

49
00:03:01,529 --> 00:03:05,308
在晶片上的細胞是活的

50
00:03:05,308 --> 00:03:07,858
且處於動態環境

51
00:03:07,858 --> 00:03:10,939
能夠和不同種類的細胞交互作用

52
00:03:10,939 --> 00:03:14,439
有很多人嘗試過在實驗室裡培養細胞

53
00:03:14,439 --> 00:03:17,595
他們試過很多種方法

54
00:03:17,595 --> 00:03:20,222
他們甚至試過在實驗室裡培養迷你的器官

55
00:03:20,222 --> 00:03:21,771
我們並不那麼做

56
00:03:21,771 --> 00:03:28,001
我們只是在這小小的晶片上
創造了最小的功能單位

57
00:03:28,491 --> 00:03:34,495
這些單位代表了細胞在我們體內所經歷的
生化反應、作用機能和機械應變

58
00:03:37,685 --> 00:03:40,717
它們怎麼運作呢？讓我告訴你們

59
00:03:40,717 --> 00:03:46,987
我們運用了電腦晶片的技術來創造
這些規模和細胞以及生長環境相仿的結構

60
00:03:50,077 --> 00:03:52,141
其中有三條液體通道

61
00:03:52,141 --> 00:03:55,853
在中間部分有兼具通透性以及彈性的膜

62
00:03:55,853 --> 00:03:59,260
在這些膜上我們可以放上人體細胞
例如肺部細胞

63
00:03:59,260 --> 00:04:03,535
下層則有微血管細胞

64
00:04:03,535 --> 00:04:09,174
然後我們就可以對晶片施加
伸展以及收縮這些膜的作用力

65
00:04:10,684 --> 00:04:16,464
而在中間的細胞就會受到
在我們呼吸的時候所承受的作用力

66
00:04:16,714 --> 00:04:19,874
就如同在我們體內的時候一樣

67
00:04:19,874 --> 00:04:22,274
最上方的通道有氣流流過

68
00:04:22,274 --> 00:04:28,122
然後帶有養分的液體會流過血液通道

69
00:04:28,462 --> 00:04:32,931
晶片是很漂亮，但是我們要怎麼利用呢？

70
00:04:32,931 --> 00:04:37,006
這些小小的晶片具有相當不可思議的功能

71
00:04:37,006 --> 00:04:38,512
讓我告訴你們吧

72
00:04:38,512 --> 00:04:44,449
例如，加入細菌細胞就能夠模擬肺部感染

73
00:04:44,679 --> 00:04:47,611
然後加入人類白血球

74
00:04:47,611 --> 00:04:51,570
白血球在我們體內
扮演抵抗細菌入侵的角色

75
00:04:51,570 --> 00:04:54,739
當它們接受到因感染而引起的發炎反應時

76
00:04:54,739 --> 00:04:59,511
就會經由血管進入肺部並吞嗜細菌

77
00:04:59,511 --> 00:05:05,069
你們將會看到這個在真正的人類肺部發生的過程
發生在這片晶片上

78
00:05:05,069 --> 00:05:08,612
我們標記了白血球
所以你們能夠看到它們正常流過

79
00:05:08,612 --> 00:05:12,170
當它們偵測到感染時，就會開始黏附（細菌）

80
00:05:12,170 --> 00:05:17,298
黏附之後，就會試著從血管這一側進入肺部

81
00:05:17,838 --> 00:05:24,046
如你所見，我們能夠
捕捉到單一一顆白血球

82
00:05:25,286 --> 00:05:29,857
黏附、擺動著穿越細胞層、細胞核

83
00:05:29,857 --> 00:05:32,278
到達膜的另外一側

84
00:05:32,278 --> 00:05:37,362
就在這裡，白血球將會
吞噬擁有綠色標記的細菌

85
00:05:37,362 --> 00:05:44,284
在小小的晶片上，你見到了我們身體
對感染的最基礎反應

86
00:05:45,504 --> 00:05:49,274
這就是所謂的免疫反應

87
00:05:49,274 --> 00:05:51,675
相當令人興奮

88
00:05:51,675 --> 00:05:54,018
現在我想分享這張圖片

89
00:05:54,018 --> 00:05:56,656
不只是因為它很美

90
00:05:56,656 --> 00:06:02,589
也因為它告訴了我們
很多細胞在晶片上所發生的事

91
00:06:02,589 --> 00:06:07,159
它告訴我們這些
來自肺部細小氣管中的細胞

92
00:06:07,159 --> 00:06:10,918
其實有著你能夠想像得到的毛髮狀結構

93
00:06:10,918 --> 00:06:12,383
這些構造稱為纖毛

94
00:06:12,383 --> 00:06:15,293
它們的作用是把黏液掃出肺部

95
00:06:15,293 --> 00:06:16,832
對。黏液。真噁心

96
00:06:16,832 --> 00:06:19,272
但是黏液其實非常重要

97
00:06:19,272 --> 00:06:23,312
黏液會抓住顆粒、病毒、潛在過敏原

98
00:06:23,312 --> 00:06:27,163
而這些纖毛會將黏液清出肺部

99
00:06:27,163 --> 00:06:31,494
當它們被例如香菸等等破壞的時候

100
00:06:31,494 --> 00:06:34,302
就沒辦法正常作用，也就無法將黏液清掉

101
00:06:34,302 --> 00:06:38,119
這會導致支氣管炎之類的疾病

102
00:06:38,119 --> 00:06:44,057
纖毛以及黏液的清除
也和囊性纖維化等嚴重疾病有關

103
00:06:45,227 --> 00:06:48,777
但是有了這些晶片的功能

104
00:06:48,777 --> 00:06:53,114
我們就能夠著手尋找新的治療方法

105
00:06:53,114 --> 00:06:55,066
這些晶片並不侷限於肺

106
00:06:55,066 --> 00:06:56,950
我們也有了腸道晶片

107
00:06:56,950 --> 00:06:58,980
就是這個

108
00:06:58,980 --> 00:07:04,111
我們將人類小腸細胞放進腸道晶片中

109
00:07:04,111 --> 00:07:09,659
它們會持續蠕動並傳導到所有的細胞

110
00:07:10,139 --> 00:07:12,697
因此我們能夠模擬許多功能

111
00:07:12,697 --> 00:07:16,653
就如同你在人類小腸所見的一般

112
00:07:16,653 --> 00:07:22,854
現在我們可以開始建立腸燥症的模型了

113
00:07:22,854 --> 00:07:26,847
這種疾病困擾了很多人

114
00:07:26,847 --> 00:07:32,563
它讓人變得虛弱
而且好的治療方法不多

115
00:07:32,563 --> 00:07:39,076
現在我們正在實驗室裡
研發一系列不同的器官晶片

116
00:07:40,876 --> 00:07:44,295
然而，這項技術的真正強大之處

117
00:07:44,295 --> 00:07:48,965
在於我們能夠用液體使它們產生連結

118
00:07:48,965 --> 00:07:55,363
細胞之間有液體流通
因此我們可以把多個晶片連結在一起

119
00:07:55,853 --> 00:08:00,066
形成一個所謂的「人類晶片」

120
00:08:00,066 --> 00:08:03,075
我們真的很興奮

121
00:08:03,075 --> 00:08:07,170
我們並不會過度重製人類

122
00:08:07,170 --> 00:08:12,812
我們的目標是再造足夠的功能性

123
00:08:13,352 --> 00:08:17,926
讓我們得以更好的預測體內會發生的事

124
00:08:17,926 --> 00:08:24,284
舉例來說，我們已經可以去探索
使用了噴劑藥物後所發生的事

125
00:08:24,284 --> 00:08:27,270
氣喘病人使用吸入劑之後

126
00:08:27,270 --> 00:08:31,822
我們可以探尋藥物是如何進入肺部、身體

127
00:08:31,822 --> 00:08:33,576
會影響哪些器官，例如心臟

128
00:08:33,576 --> 00:08:35,484
它會改變心跳嗎？

129
00:08:35,484 --> 00:08:37,125
他有毒性嗎？

130
00:08:37,125 --> 00:08:39,133
他會經由肝臟清除嗎？

131
00:08:39,133 --> 00:08:41,285
他會經由肝臟代謝嗎？

132
00:08:41,285 --> 00:08:43,176
它會經由腎臟排泄嗎？

133
00:08:43,176 --> 00:08:48,028
我們可以開始研究藥物在體內的動態反應

134
00:08:48,028 --> 00:08:51,596
這將會是革命性的改變

135
00:08:51,596 --> 00:08:57,977
不僅僅是針對製藥工業，也會影響很多不同的產業
包括化妝品工業

136
00:08:59,307 --> 00:09:04,150
未來將可以利用我們
正在實驗室裡研發的皮膚晶片

137
00:09:04,150 --> 00:09:10,086
在不需要動物試驗的情況下來測試
這些產品裡的成分對皮膚是否安全

138
00:09:12,676 --> 00:09:18,787
我們可以測試每天都會
接觸到的化學製品是否安全

139
00:09:18,787 --> 00:09:22,518
例如家庭清潔劑裡面的成分

140
00:09:22,518 --> 00:09:28,650
我們也可以將器官晶片利用在
生物恐怖主義以及輻射暴露方面

141
00:09:31,070 --> 00:09:36,216
我們可以將它們用在伊波拉病毒
或是其他致命性疾病
例如SARS

142
00:09:41,356 --> 00:09:46,158
器官晶片也得以改變未來的臨床試驗方式

143
00:09:46,568 --> 00:09:51,595
目前，平均來說臨床試驗的對象都太單一了

144
00:09:52,525 --> 00:09:55,851
通常是中年、通常是女性

145
00:09:55,851 --> 00:09:59,838
你不會看到臨床試驗的對象有孩童

146
00:09:59,838 --> 00:10:03,385
但是我們每天都會餵孩子吃藥

147
00:10:03,385 --> 00:10:08,565
而我們所擁有的安全性資料都來自於成人

148
00:10:10,205 --> 00:10:11,999
孩童並不是成人

149
00:10:11,999 --> 00:10:15,132
他們可能會有不同於成人的反應

150
00:10:15,132 --> 00:10:21,060
人群和人群之間也會有遺傳差異
這可能會導致有負面藥物反應的危險族群

151
00:10:25,520 --> 00:10:30,437
想像我們可以把彼此有差異的
族群細胞取出並放在晶片上

152
00:10:30,827 --> 00:10:32,791
並創造一個族群晶片

153
00:10:32,791 --> 00:10:36,698
這絕對會改變臨床試驗的做法

154
00:10:36,698 --> 00:10:39,530
而這正是研究團隊正在努力的方向

155
00:10:39,530 --> 00:10:44,791
工程師、細胞生物學家、醫師
所有人正通力合作

156
00:10:46,561 --> 00:10:50,092
現在 Wyss Institute 已經有了相當不可思議的成果了

157
00:10:50,092 --> 00:10:52,263
它集合了各方的大成

158
00:10:52,263 --> 00:10:56,845
生物學影響了工程以及建造的定義

159
00:10:58,645 --> 00:11:00,048
這真是令人興奮

160
00:11:00,048 --> 00:11:03,612
我們正和業界進行重要的合作

161
00:11:03,612 --> 00:11:08,784
例如一家專精於大規模數位製造的公司

162
00:11:10,584 --> 00:11:14,922
他們將會協助我們製造不止一個
而是數以百萬計的晶片

163
00:11:15,712 --> 00:11:20,270
讓我們得以將晶片交給盡可能多的研究人員

164
00:11:20,270 --> 00:11:24,486
而這就是這項科技潛力的關鍵

165
00:11:24,486 --> 00:11:27,023
現在，讓我來介紹我們的儀器

166
00:11:27,023 --> 00:11:31,630
這台儀器是我們目前實驗室裡的原型

167
00:11:31,630 --> 00:11:39,316
它能提供我們連結十個
或更多的晶片所需要的工程控制

168
00:11:40,566 --> 00:11:42,795
此外，它也能辦到其它很重要的工作

169
00:11:42,795 --> 00:11:45,639
它擁有很簡單的使用介面

170
00:11:45,639 --> 00:11:48,629
因此一個像我一樣的細胞生物學家
也可以進到實驗室

171
00:11:48,629 --> 00:11:52,569
把一片晶片放進
像這台一般的原型機卡匣中

172
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然後把卡匣放進機器裡，就像放 CD 一樣

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插上電並播放。輕鬆容易

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00:12:00,009 --> 00:12:02,523
現在，讓我們來想像一下
未來可能發生的事情

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00:12:02,523 --> 00:12:07,744
假設我能把你的幹細胞放進晶片裡

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這就像是你個人的晶片

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00:12:14,475 --> 00:12:17,683
現在在這裡的每個人都是獨立個體

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00:12:17,683 --> 00:12:23,760
個體差異代表我們對藥物
可能有天差地遠或無法預測的反應

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我個人在幾年前有很嚴重的頭痛

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00:12:31,778 --> 00:12:34,191
完全沒辦法搖頭、思考
「好吧，我要嘗試些其它方法」

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00:12:34,191 --> 00:12:39,489
我吃了一些Advil。十五分鐘以後我就因為嚴重氣喘發作而在前往急診室的路上了

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很明顯地，我並沒有死

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但是很不幸地，有些藥物的負面反應是致命的

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那我們要怎麼避免呢？

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嗯，可預見的是有一天將出現

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00:12:53,232 --> 00:12:55,575
Geraldine 晶片

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Danielle 晶片

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你的晶片

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00:12:58,797 --> 00:13:01,185
個人化醫療。謝謝

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（掌聲）