在國家實驗研究院臺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。
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撰文/環球生技記者巫芝岳

 

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癥患者的首選。

 

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?！垢咦觽苤赋觯缭谑昵埃茖W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??！」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?！?/div>