亮晶晶的科技新星──生物晶片在台灣

也許幾年之間，也許還要幾十年，以下的情況可能出現：

身體不舒服時，只要到藥房買片檢驗的生物晶片，滴上一滴尿，就可以知道哪裡有毛病，身體檢查如同現在驗孕一樣容易。

人人身上帶著一張記錄分析自己DNA的生物晶片，上頭不僅看得出身體的情況，甚至可以預知將來可能罹患哪些疾病。它將有如身份證，找工作、買保險、甚至找對象、結婚都得用到它。

實驗室中不需要各種大型的儀器，所有實驗步驟都在一張張小小的生物晶片上完成，省時、省力又省錢。

以上的情景現在看來只是場夢，但美夢可能成真，關鍵就在那張小小的生物晶片。

中研院生醫所副研究員白果能開發出較便宜的尼龍材質生物晶片，有人稱為「窮人的晶片」，前景看好。

美夢成真？

隨著人類基因體解碼、基因工程日新月異，隨之而來的生物科技產業，如：生醫資訊、生醫材料、醫藥工程等等，紛紛躍升為二十一世紀的明星產業。

政府為推動生物技術產業，在去年七月於工研院成立「生物醫學工程中心」，積極投入生醫工程技術的研發，生物晶片便是其中一個重要的核心技術領域。

工研院生醫工程中心主任李鍾熙指出，工研院「生物晶片應用及技術開發研究計畫」為期四年，目前已進入第二年，初期目標是以開發感染性疾病快速檢測晶片為主，後續將發展一系列遺傳性疾病、癌症檢測的技術。

除研究單位外，從前年九月至今不到兩年，台灣成立了微晶、台灣基因、晶宇三家生物晶片公司。其中晶宇在今年發展出這兩年正值流行熱潮、人人聞之色變的腸病毒檢測晶片，因而受到矚目。

使用生物晶片可以同時測試上萬個基因的表現，電腦上呈現出雜交反應的判讀結果。（薛繼光）

「發燒」晶片

晶宇生物科技公司成立於民國八十七年九月，總經理王獻煌指出，晶宇在去年五月以「腸病毒鑑定晶片與檢驗技術開發」計畫向經濟部提出補助申請，目前腸病毒鑑定晶片已在測試階段，晶宇正與台北榮總合作，取得檢體測試腸病毒晶片的準確度。

腸病毒檢測晶片較諸傳統檢驗方式究竟有何神奇之處？

腸病毒共有六十八型，腸病毒檢測晶片可以判別出是否感染腸病毒？是不是致命的腸病毒七十一型？是不是容易與腸病毒七十一型混淆的沙克奇A16病毒？

除此之外，檢驗的時間也大幅縮短。王獻煌指出，傳統的細菌、病毒培養要七到十天，用分子生物方式檢測也需要三天才知道結果，目前晶宇發展出縮短檢體前處理時間的方法，再搭配腸病毒檢測晶片，只要六個小時就可以得知結果。目前晶宇與長庚、成大合作測試的初步結果，晶片的靈敏度比傳統檢驗方式高一千倍以上。

「除了腸病毒外，未來晶宇也將繼續發展其他傳染性疾病，如B型肝炎、Ｃ型肝炎、愛滋病等檢測晶片，」王獻煌說。

除了已在測試階段的腸病毒晶片外，工研院分子生物醫學技術組也在從事生物晶片應用及技術開發研究。計畫主持人潘詔智指出，目前正在積極開發用途廣泛的「發燒晶片」。

潘詔智解釋，臨床上發燒症狀難以迅速判斷原因，發燒晶片將常見、會引起發燒的病毒、細菌的DNA放在晶片上，用來檢測發燒的原因以及感染源（細菌、病毒）的種類，可以作為醫生輔助判斷病情的工具。

不過，因為檢體的前處理過程目前尚無法大幅度縮短時間，「發燒晶片」的效益仍有侷限，無法大量推廣應用。

生物晶片分為兩種，已上市的微陣列生物晶片多為實驗用途，因為檢體的前處理仍必須在實驗室中進行。（薛繼光）

志不在晶片

目前的生物晶片多應用在學術研究或開發新藥方面，需求量日益增加。

李鍾熙指出，根據美國市場研究的估計，目前全球的微陣列生物晶片用量約二十五萬片，兩年後，預估成長到一百二十萬片，以一片一千美元的市價估算，到西元二○○三年，會有十二億美元的規模，而全球生物晶片市場十年後將可成長到四百億美元的規模。有人因而看好生物晶片市場，認為繼半導體產業之後，台灣有機會成為生物晶片的代工重鎮。

然而，台灣目前幾家晶片公司，市場仍在國內的研究單位和藥廠，雖然也積極在開拓海外市場，但其實志不在晶片，也不甘於僅僅作代工。

「晶片只是工具，不可能靠出售晶片賺大錢，背後的研發才是重點，」微晶生物科技公司執行副總黃國城透露，去年九月成立的微晶生物科技與美國Zen-Bio公司簽約，將共同合作研發生產人類脂肪細胞基因晶片。

黃國城指出，近年的研究發現，脂肪細胞是體內能量均衡狀態的調節者，與肥胖症、糖尿病、骨質疏鬆症、心血管疾病有密切的關係。因此，希望藉由人類脂肪細胞代謝的研究，尋找治療的藥物或治療標的（基因）。

此外，微晶正在從事一項抗藥性細菌基因體計畫，計畫以一年的時間解開某種細菌的基因密碼，以作為開發疫苗、新藥的依據。

DNA從零下七十度的冰庫中取出後，仍然必須隨時存放在冰塊中以防變質。

尋找藥物標的

由統一集團、永豐餘、東帝士合資在去年十一月設立的台灣基因科技股份有限公司，則在今年四月正式加入生物科技戰場。總經理郭東源指出，因為有感於台灣必須朝生物科技產業發展，因此結合資源，準備長期投入。

台灣基因的作法是投資美國幾家基因研究公司，並與他們簽訂技術移轉與晶片代工的合約。郭東源表示，生物晶片代工只是服務行業、公司生財的工具，公司終極目標還是研發，尋找藥物的標的（基因）。

郭東源指出，目前已知治療疾病的藥物標的只有五百個左右，人體基因解碼後，推算標的會增加十倍。目前台灣基因多鎖定在亞洲特有的肝癌、胃癌等疾病做研究。

生物晶片的檢測方法有三種，圖為使用螢光檢測法所需的雷射掃描器，造價約需兩百萬台幣，成本昂貴，台灣目前只有三台。（薛繼光）

晶體革命

除了醫療用途外，生物晶片的應用範圍其實遠不止此。

工研院化工所所長兼生物醫學中心主任李鍾熙指出，由於生物晶片具有微小化、平行處理、速度快、可以看到全面等特性，因此用途相當廣泛。不僅可以作為生物、醫學與新藥開發的研究工具，以及臨床檢驗，例如健診、疾病檢測、感染病原檢測、血液篩檢等用途，此外還可以應用在國防軍事的偵防、警檢辨識鑑定、環境及食品檢驗等方面。

生物晶片有微流體（處理型晶片）、微陣列（基因晶片）兩種類型。微流體晶片是結合生物技術、微電子、微機械等等技術，將實驗室中許多儀器的功能微小化到晶片上來處理。微陣列晶片則是將基因的片段或寡核酸、蛋白質、抗體冷生物分子點在晶片上，小小一片晶片上可以點上數萬個點。

工研院生醫工程中心研究員潘詔智以血庫血液篩檢為例，說明兩種晶片的差異。使用微陣列晶片，血液必須做前置處理，經過純化、核酸粹取、核酸複製放大、標示等步驟之後，才能在微陣列晶片上做雜交反應，最後用偵測儀器分析結果，因而只能在實驗室裡使用。

相對的，處理型晶片則將實驗室中的前處理步驟放到晶片上來做，使用者只要直接將血液滴到處理型晶片上，就可以得知結果。

目前微流體晶片的技術尚未成熟，全世界都還沒有商品問世，但可以預見的，「這是未來晶片的發展趨勢，」潘詔智指出。

生物晶片之應用領域 　　感染病原檢測 　　健診及疾病檢測 　　新藥開發 　　國防軍事偵防 　　警檢辨識鑑定 　　環境及食品檢驗 　　血液篩檢 　　圖表提供：工研院生物醫學工程中心。（薛繼光）

窮人的晶片

目前已在實驗室、研究單位廣泛應用的微陣列晶片，前景也無可限量。

微晶生物科技公司執行副總黃國城指出，基因晶片是分子生物學研究上不可或缺的工具。一片小小的生物晶片上，可以佈放數萬個基因片段，同時測試數萬個基因的表現。換句話說，過去研究者必須針對每個基因個別研究，如今藉助生物晶片，可以同時得知數萬個基因的測試結果。

特別是生物晶片不僅可以加速研究成果，同時可以取代以老鼠、兔子進行的動物實驗，直接用晶片在人類的基因上做測試，成為一種簡便、快速，同時更為人道的研究工具。

中研院生醫所副研究員白果能也指出，生物晶片是分子生物研究的工具、耗材，應該讓它更為普及。為此，白果能開發出尼龍材質的生物晶片，售價比玻璃晶片的便宜三分之一，有人稱為「窮人的晶片」。除了材質便宜，尼龍晶片採用酵素顯色系統，可以用一般掃描器來判讀結果，比起使用雷射螢光掃描器判讀，還可節省五到七成的成本。

目前，台灣基因與微晶生物科技所生產的尼龍薄膜生物晶片，都是轉移自白果能開發的技術。

不只是代工

生物晶片究竟能否成為台灣第二個半導體產業，讓台灣發展成為代工重鎮？

工研院生醫工程中心主任李鍾熙認為，生物晶片的知識、技術內涵很高，代工的機會不多。不過，台灣在生物晶片開發早期就投入，半導體工業又發達，具備這方面的技術和人才，「台灣應有機會進入比代工更高層次的領域，」他說。

生物晶片的前途、重要性不言可喻，然而，在此一新興、跨領域的產業中，仍有許多瓶頸、亂象有待克服。除了技術仍不夠成熟，國際間也還未找出大家公認、彼此相容的標準外，生物晶片目前最大的瓶頸在於，幾千個專利卡在一起，彼此互相牽制。

「由於專利地雷遍佈，現在一個產品已經不可能從頭到尾不侵犯到別人的專利，」李鍾熙認為，這個問題未來可能要靠互相交換專利技術來解決。換句話說，現階段必須積極研發、申請國際專利，將來才能有談判的籌碼。

目前工研院生醫工程中心已在微流體生物晶片、晶片表面處理技術、探針設計及應用方面，有十幾個專利正進行申請中。

挑戰極限

現階段生物晶片雖在研究上帶來很大的助益，但與一般人的關係仍十分遙遠，不過有朝一日，它將在我們的生活中扮演舉足輕重的角色。

「應用、商品化是我們的目的，」李鍾熙指出，將研發成果商業化，才有經濟效益。同樣地，生物晶片必須商業化，由研究人員市場走進醫院、診所、家庭及個人，市場才可能大幅拓展。

李鍾熙指出，生物晶片必須達到前處理方便、判讀簡易、準確性高、速度快、成本低等特性，才有商品化的價值。根據他的預估，再過一、二年，生物晶片便可以做輔助性檢驗，大約三年後可做大型篩檢，五年內應可以發展成一般的篩檢工具，有如目前市售的驗孕試劑一樣方便。

中研院生醫所副研究員白果能也認為，在可以預見的未來，每個人都可以藉由檢測晶片得知目前身體的狀況或未來可能罹患的疾病等。只是，在檢驗技術領先醫療技術的情況下，檢驗出來，卻未必有方法可以治療。

人類不斷挑戰極限，生物晶片即將揭開疾病的神秘面紗，下一個挑戰則正要開始。