WEBVTT

00:00:00.368 --> 00:00:04.197
我們现在正面臨全球人們健康的挑戰

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

00:00:14.360 --> 00:00:18.074
且大多以失敗收場

00:00:18.074 --> 00:00:20.491
這樣的方式是無效的

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

00:00:26.209 --> 00:00:29.707
疾病也就無法被醫治

00:00:29.707 --> 00:00:32.790
我們似乎花越來越多的金錢

00:00:32.790 --> 00:00:36.886
花在研發的每一個十億美元

00:00:36.886 --> 00:00:40.715
都得到更少成功上市的藥

00:00:40.715 --> 00:00:43.932
更多的錢，更少的藥。嗯

NOTE Paragraph

00:00:43.932 --> 00:00:45.852
到底發生了什麼事？

00:00:45.852 --> 00:00:48.447
嗯，有多種因素牽扯其中

00:00:48.447 --> 00:00:50.468
但我認為最重要的原因是

00:00:50.468 --> 00:00:52.865
在進入人體臨床試驗之前

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

00:01:03.655 --> 00:01:09.034
它們無法預測在人體內會發生的事

00:01:09.034 --> 00:01:13.771
目前有兩種主要的工具

00:01:13.771 --> 00:01:17.812
那就是細胞培養以及動物試驗

NOTE Paragraph

00:01:17.812 --> 00:01:21.132
我們先來說說第一種，細胞培養

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

00:01:24.285 --> 00:01:26.340
我們把它們從正常生長環境中取出來

00:01:26.340 --> 00:01:29.289
並丟到這些培養皿的其中之一

00:01:29.289 --> 00:01:30.874
希望它們依然能夠運作

00:01:30.874 --> 00:01:33.067
結果並不意外
它們不能

00:01:33.067 --> 00:01:34.729
它們不喜歡那樣的環境

00:01:34.729 --> 00:01:39.037
因為這跟身體裡面的環境完全不同

NOTE Paragraph

00:01:39.037 --> 00:01:41.108
動物試驗呢？

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

00:01:49.953 --> 00:01:53.301
我們學到了很多生物學的相關知識

00:01:53.301 --> 00:01:56.199
但是通常來說

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

NOTE Paragraph

00:02:03.601 --> 00:02:05.980
所以我們需要更好的工具

00:02:05.980 --> 00:02:07.733
我們需要人體細胞

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

NOTE Paragraph

00:02:12.074 --> 00:02:14.980
我們的身體是個動態的環境

00:02:14.980 --> 00:02:16.820
一直在活動著

00:02:16.820 --> 00:02:19.011
我們的細胞也是這樣

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

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

00:02:28.460 --> 00:02:30.986
我們就得成為細胞建築師

00:02:30.986 --> 00:02:38.561
去設計、建造、監控細胞們的另外一個家

00:02:38.561 --> 00:02:42.173
在維斯研究所（Wyss Institute），我們已經做到了

00:02:42.173 --> 00:02:45.197
我們把它叫做晶片上的器官

00:02:45.197 --> 00:02:46.988
我這裡正好有一個

00:02:46.988 --> 00:02:49.803
它真美，對吧？
但卻是如此地不可思議

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

00:02:56.961 --> 00:02:59.089
它不只是美

00:02:59.089 --> 00:03:01.529
它能做強大到令人驚歎的事

00:03:01.529 --> 00:03:05.308
在晶片上的細胞是活的

00:03:05.308 --> 00:03:07.858
且處於動態環境

00:03:07.858 --> 00:03:10.939
能夠和不同種類的細胞交互作用

00:03:10.939 --> 00:03:14.439
有很多人嘗試過在實驗室裡培養細胞

00:03:14.439 --> 00:03:17.595
他們試過很多種方法

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

00:03:20.222 --> 00:03:21.771
我們並不那麼做

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

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

00:03:37.685 --> 00:03:40.717
它們怎麼運作呢？讓我告訴你們

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

00:03:50.077 --> 00:03:52.141
其中有三條液體通道

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

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

00:03:59.260 --> 00:04:03.535
下層則有微血管細胞

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

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

00:04:16.714 --> 00:04:19.874
就如同在我們體內的時候一樣

00:04:19.874 --> 00:04:22.274
最上方的通道有氣流流過

00:04:22.274 --> 00:04:28.122
然後帶有養分的液體會流過血液通道

00:04:28.462 --> 00:04:32.931
晶片是很漂亮，但是我們要怎麼利用呢？

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

00:04:37.006 --> 00:04:38.512
讓我告訴你們吧

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

00:04:44.679 --> 00:04:47.611
然後加入人類白血球

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

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

00:04:54.739 --> 00:04:59.511
就會經由血管進入肺部並吞嗜細菌

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

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

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）

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

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

00:05:25.286 --> 00:05:29.857
黏附、擺動著穿越細胞層、細胞核

00:05:29.857 --> 00:05:32.278
到達膜的另外一側

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

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

00:05:45.504 --> 00:05:49.274
這就是所謂的免疫反應

00:05:49.274 --> 00:05:51.675
相當令人興奮

NOTE Paragraph

00:05:51.675 --> 00:05:54.018
現在我想分享這張圖片

00:05:54.018 --> 00:05:56.656
不只是因為它很美

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

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

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

00:06:10.918 --> 00:06:12.383
這些構造稱為纖毛

00:06:12.383 --> 00:06:15.293
它們的作用是把黏液掃出肺部

00:06:15.293 --> 00:06:16.832
對。黏液。真噁心

00:06:16.832 --> 00:06:19.272
但是黏液其實非常重要

00:06:19.272 --> 00:06:23.312
黏液會抓住顆粒、病毒、潛在過敏原

00:06:23.312 --> 00:06:27.163
而這些纖毛會將黏液清出肺部

00:06:27.163 --> 00:06:31.494
當它們被例如香菸等等破壞的時候

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

00:06:34.302 --> 00:06:38.119
這會導致支氣管炎之類的疾病

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

00:06:45.227 --> 00:06:48.777
但是有了這些晶片的功能

00:06:48.777 --> 00:06:53.114
我們就能夠著手尋找新的治療方法

NOTE Paragraph

00:06:53.114 --> 00:06:55.066
這些晶片並不侷限於肺

00:06:55.066 --> 00:06:56.950
我們也有了腸道晶片

00:06:56.950 --> 00:06:58.980
就是這個

00:06:58.980 --> 00:07:04.111
我們將人類小腸細胞放進腸道晶片中

00:07:04.111 --> 00:07:09.659
它們會持續蠕動並傳導到所有的細胞

00:07:10.139 --> 00:07:12.697
因此我們能夠模擬許多功能

00:07:12.697 --> 00:07:16.653
就如同你在人類小腸所見的一般

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

00:07:22.854 --> 00:07:26.847
這種疾病困擾了很多人

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

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

00:07:40.876 --> 00:07:44.295
然而，這項技術的真正強大之處

00:07:44.295 --> 00:07:48.965
在於我們能夠用液體使它們產生連結

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

00:07:55.853 --> 00:08:00.066
形成一個所謂的「人類晶片」

00:08:00.066 --> 00:08:03.075
我們真的很興奮

00:08:03.075 --> 00:08:07.170
我們並不會過度重製人類

00:08:07.170 --> 00:08:12.812
我們的目標是再造足夠的功能性

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

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

00:08:24.284 --> 00:08:27.270
氣喘病人使用吸入劑之後

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

00:08:31.822 --> 00:08:33.576
會影響哪些器官，例如心臟

00:08:33.576 --> 00:08:35.484
它會改變心跳嗎？

00:08:35.484 --> 00:08:37.125
他有毒性嗎？

00:08:37.125 --> 00:08:39.133
他會經由肝臟清除嗎？

00:08:39.133 --> 00:08:41.285
他會經由肝臟代謝嗎？

00:08:41.285 --> 00:08:43.176
它會經由腎臟排泄嗎？

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

NOTE Paragraph

00:08:48.028 --> 00:08:51.596
這將會是革命性的改變

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

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

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

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

00:09:18.787 --> 00:09:22.518
例如家庭清潔劑裡面的成分

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

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

NOTE Paragraph

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

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

00:09:52.525 --> 00:09:55.851
通常是中年、通常是女性

00:09:55.851 --> 00:09:59.838
你不會看到臨床試驗的對象有孩童

00:09:59.838 --> 00:10:03.385
但是我們每天都會餵孩子吃藥

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

00:10:10.205 --> 00:10:11.999
孩童並不是成人

00:10:11.999 --> 00:10:15.132
他們可能會有不同於成人的反應

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

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

00:10:30.827 --> 00:10:32.791
並創造一個族群晶片

00:10:32.791 --> 00:10:36.698
這絕對會改變臨床試驗的做法

00:10:36.698 --> 00:10:39.530
而這正是研究團隊正在努力的方向

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

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

00:10:50.092 --> 00:10:52.263
它集合了各方的大成

00:10:52.263 --> 00:10:56.845
生物學影響了工程以及建造的定義

00:10:58.645 --> 00:11:00.048
這真是令人興奮

NOTE Paragraph

00:11:00.048 --> 00:11:03.612
我們正和業界進行重要的合作

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

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

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

00:11:20.270 --> 00:11:24.486
而這就是這項科技潛力的關鍵

NOTE Paragraph

00:11:24.486 --> 00:11:27.023
現在，讓我來介紹我們的儀器

00:11:27.023 --> 00:11:31.630
這台儀器是我們目前實驗室裡的原型

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

00:11:40.566 --> 00:11:42.795
此外，它也能辦到其它很重要的工作

00:11:42.795 --> 00:11:45.639
它擁有很簡單的使用介面

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

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

00:11:52.569 --> 00:11:57.260
然後把卡匣放進機器裡，就像放 CD 一樣

00:11:57.260 --> 00:12:00.009
插上電並播放。輕鬆容易

NOTE Paragraph

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

00:12:02.523 --> 00:12:07.744
假設我能把你的幹細胞放進晶片裡

00:12:10.974 --> 00:12:14.475
這就像是你個人的晶片

NOTE Paragraph

00:12:14.475 --> 00:12:17.683
現在在這裡的每個人都是獨立個體

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

00:12:27.210 --> 00:12:31.598
我個人在幾年前有很嚴重的頭痛

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」

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

00:12:40.099 --> 00:12:41.929
很明顯地，我並沒有死

00:12:41.929 --> 00:12:47.541
但是很不幸地，有些藥物的負面反應是致命的

NOTE Paragraph

00:12:48.711 --> 00:12:50.652
那我們要怎麼避免呢？

00:12:50.652 --> 00:12:53.232
嗯，可預見的是有一天將出現

00:12:53.232 --> 00:12:55.575
Geraldine 晶片

00:12:55.575 --> 00:12:57.324
Danielle 晶片

00:12:57.324 --> 00:12:58.797
你的晶片

NOTE Paragraph

00:12:58.797 --> 00:13:01.185
個人化醫療。謝謝

NOTE Paragraph

00:13:01.185 --> 00:13:05.339
（掌聲）