alexa
置頂

人工皮膚造福燒傷患者

文 / 謝宏媛    
2000-09-01
瀏覽數 19,850+
人工皮膚造福燒傷患者
分享 Line分享分享 複製連結

詩人雪萊的妻子,英國女作家瑪麗,在一八一○年代創作小說《科學怪人》(Frankenstein),描述瑞士青年法蘭康斯坦在研究生命起源的過程時,無意間發現了賦予物體生命的秘密。沈醉在科學發現的狂喜中,他用屍體拼湊巨大的八呎人形,以人類的力量創造了一個自然界前所未見的生物。

近兩個世紀以來,以無窮想像力撰寫的《科學怪人》,被改編為漫畫、卡通、電影,廣泛流傳。然而瑪麗想不到的是,一百多年後,人類竟然朝著製造生命的方向前進;瑪麗的惡夢,變成了科學家的美夢。

當然,二十一世紀的生命科學專家,不會想要製造一個醜惡又無法控制的科學怪人,現在科學界也沒有憑空創造生命的技術。但至少目前為止,科學家已經有能力把一些未分化或剛分化的人類細胞,培養成想要的樣子。

最接近這個目標,而一般人也已經接觸的到的商品,就是人工皮膚。

人工皮膚的用途廣泛,除了特定幾家大公司生產商品賣給醫院之外,也有化妝品公司藉由高度的研發能力,自行生產近似人類皮膚的替代物,用在實驗室的例行工作中。

台灣在經濟部的支持下,已由養豬科學研究所建立了人工皮膚的初步技術,即將進行臨床實驗。未來,工研院生醫中心將繼續接手研發工作,以期早日量產上市。

人工皮膚是從現成的細胞中培養而來。

人體每種組織或器官中的細胞都不同,但都是由幹細胞分化的結果。細胞在分化前,受到細胞外部的生長因子刺激,變成骨骼、皮膚、內臟、眼睛、鼻子等等。因為皮膚的構造比較簡單,所以開發產品相對地比較容易。

用活的組織修補身體、替換器官

目前製造人工皮膚的基本原理,是培養皮膚細胞,再和能與生物體相容的生醫材料結合,放入人體,人體會自動啟動該部位的機制,製造我們想要的完整組織。

人工皮膚是十多年前興起的新學門——組織工程(Tissue engineering)中,技術最成熟的一項應用。

工研院生醫工程中心的生醫材料暨組織工程專案計畫總主持人郭兆塋博士說,製造、研究、開發含有生物細胞的器官或組織,就叫做組織工程。

組織工程的基礎,建立在傳統的生物工程(Bioengineering)之上,也就是用無生命材料做成器官或義肢。因為沒有活的細胞,臨床上常造成組織不適應,或沒辦法和身體癒合的狀況。

由於細胞生物學和基因工程的進展一日千里,組織工程可望解決上述問題。也就是說,透過研究高等動物組織的結構和功能,不久的將來,將能製造活的生物材料和組織器官,加上生醫材料,用來修補、改進或替代人體組織器官的功能。

根據生技中心分項計畫主持人葉牧耕的資料,現階段組織器官的移植需求,遠超過供給,例如每年約有三萬名美國人需要換心,但每年捐贈的心臟少於三千個。科學家希望,組織工程產品未來能夠填補這個落差。

在美國,目前約有三十家生技公司和許多的大學實驗室,正在從事組織工程的研究和產品開發,最終目標在提供各式各樣的組織或器官,供臨床使用。

目前已有皮膚(替代物)組織修復的數項產品通過臨床試驗,取得美國藥物食品管理局、歐洲及加拿大主管機關的認可,在這三大市場販售。

只用再生皮膚和女人做實驗

除了醫生之外,最關心人類皮膚的,莫過於化妝品公司。

在全球有十多個品牌、七十二個工廠,一九九九年營業額一百億七千萬歐元的L’OREAL,就自行研發出人工皮膚的技術,名之為再生皮膚。

「我們早就放棄用實驗動物,現在只用再生皮膚和女人做實驗,」L’OREAL台灣總經理鄧慕華說。

早年,全世界的化妝品大廠,都用動物來測試化合物。但自一九八○年代,大型化妝品公司遭受來自保護動物團體的壓力後,就開始尋求實驗動物的替代方案。二十年後,借助生物科技的發展,全球化妝品公司才能擁有更接近人體皮膚的替代物。

L’OREAL的四萬兩千名員工中,有兩千三百五十位是科研人員,就皮膚和頭髮的化學、生物、醫學、毒理等問題做研究。他們和研究皮膚的學術界保持密切的合作,做出具有人體細胞的皮膚,包括黑人、白人和黃種人在內。

L’OREAL的做法是,在真人皮膚上取一些活細胞,放在試管中,並提供生長的環境,最後再注入黑色素。

L’OREAL將再生皮膚拿來做日曬實驗、過敏測試。至於其測試的效果,「再生皮膚幾乎和真人的皮膚一樣,」負責L’OREAL全球實驗室協調工作的Marc GUERIN說。

L’OREAL在法國研究人工皮膚的初步技術,僅提供內部使用,並沒有商品化。但在大西洋對岸,醫藥產業界對人工皮膚的研發,在一九九七年有了初步成果。該年度有兩種帶有人體細胞的人工皮膚在美國上市。

人工皮膚商品上市 

拔得頭籌的,是南加州一家名為ATS(Advance Tissue Science)的公司所生產的Dermagraft。

該公司取新生兒的包皮細胞,做成人工皮膚,再冷凍起來(延長保存期限)。移植在病人身上後,人工皮膚細胞即使已經死亡,其所含的生長因子,仍能夠促進傷口周圍的組織再生。利用這種方式,可以不必直接購買生長因子,使成本壓低;因為生長因子的專利權握在生技大廠手中,價格昂貴。

Dermagraft可以用在燒傷病人身上。過去燒傷病人如果需要補皮,必須從身體未受傷的部分切大塊皮下來修補,又造成新的傷口。採用人工皮膚可以減少這種困擾,同時減少傷口感染的機率,加速傷口癒合。

一九九八年營業額排名世界第一(約一百零六億美元)的跨國大藥廠諾華(Novartis),也推出了Apligraft這項人工皮膚產品。

他們的原料同樣是新生兒的包皮細胞,約需二十至三十天的培養時間,做成直徑七點五公分左右,圓形大小,幾近透明的人工皮膚。為了保持細胞的活性,該產品打包完後必須低溫保存,並且只有五天期限。

台灣諾華事業發展部部長吳介彰表示,目前Apligraft統一由位在美國波士頓的工廠生產,銷售到美國、加拿大和歐洲。由於這項產品的生產程序複雜,必須先從可預期的疾病開始,也就是醫師在手術前三十至四十五天下訂單。

目前Apligraft只適用於腿部靜脈潰瘍的病人,未來希望擴展到外傷、燒燙傷,甚至是整形外科。

吳介彰也說明,人工皮膚相當脆弱,除了有正反面之分(表皮和真皮的排列順序不可弄錯),還有很多必須注意的細節。因此在國外,醫師使用這項產品前,通常需要先受一週的訓練。

雖然該產品有五天的保存期限,但是從波士頓空運來台只需要兩天,台灣幅員不大,由機場送到醫院也只需幾小時,醫師還有排手術的彈性時間。因此台灣諾華有意在一年內引進這項產品,目前正由衛生署審核中。

台灣發展人工皮膚,即將進入臨床試驗

台灣養豬科學研究所的生物人工器官中心,在經濟部科專計畫的資助下,也已經針對人工皮膚建立初步的技術。

養豬科學研究所位於竹南生物科技園區預定地旁。空蕩蕩的草地附近,一棟四層樓建築裡,人工皮膚的第一階段計畫,已經從民國八十七年六月開始,至今已進行了兩年,並預計到民國九十年十二月為止。

負責這個計畫的前生物人工器官中心主任郭兆塋(現已轉任工研院生醫中心)說明,人工皮膚可區分為上皮層和真皮層。以目前人工器官中心發展的技術,可以將一塊郵票面積大小的人皮,培養成○.五平方公尺的上皮細胞膜。中心所建立的GMP實驗工廠,也已經有小規模量產(一批五十片)的成功經驗。

在真皮的部分則是發展活真皮替代物,也就是把人類的纖維母細胞,植入不含細胞的豬真皮基質中,使其生長成為具有生物功能的活真皮。經過處理的無細胞豬真皮基質,就好像一個立體長方塊,中間有很多孔洞,可以讓人類的真皮細胞在裡面附著生長。

人工器官中心目前已經擁有將培養出的上皮細胞,與活真皮替代物結合的技術,此技術可產生類似人體皮膚的人工皮膚。

從明年開始,人工器官中心就要進行上皮細胞的臨床試驗,也就是和幾間醫學中心合作,從需要補上皮細胞的病人身上,取一小塊皮膚樣本,拿到實驗室培養,做成上皮細胞膜後,再送回醫院,讓醫生替病人補皮。

郭兆塋希望,下一階段的計畫,是希望能夠做完整的上皮加真皮的臨床試驗。如果這個計畫成功,未來台灣需要移植皮膚的燒燙傷或外傷病人,就有福了。特別是嚴重燒傷的病患,「大面積的燒傷病人,就算救活,也沒有皮可以補傷口,」郭兆塋說。

全世界成千上萬的科學家埋首於實驗室,試圖解開億萬年演化的人體奧秘。當科學家已經有能力做出人工皮膚,產業界也能以市場接受的價格量產時,是否意味著,若干年後,器官捐贈將成為歷史名詞?

或許總有一天,人人都可以從自己身上複製一套完整的組織器官,放在人體銀行裡以備不時之需。

本文出自 2000 / 09 月號

第171期遠見雜誌

分享 Line分享分享 複製連結
生活
您可能會喜歡