創新細胞生物力學介紹及應用

創新細胞生物力學介紹及應用

2024年1月電子報

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　　二維靜態細胞培養從1885年德國科學家研發，至今已沿用百餘年，但細胞在體內其實時時刻刻都在作動，並非二維的靜態不動。

　　一般靜態細胞培養往往會和實驗情況不同，為了進一步佐證，會加入化學或動物實驗來求證，臨床前的動物試驗是生技醫藥產品上市前的重要驗證階段，也是進行人類疾病研究的重要方式。但動物實驗往往因動物個體差異，導致實驗冗長，花費龐大經費。據統計，通過臨床前動物實驗的藥品，進入到人體試驗階段後，約有60%因為對人無效被淘汰，30%則是對人類有毒而被淘汰，顯示動物實驗對於人體疾病機制的預測率太低。依賴動物實驗的科研模式，因此被比喻為「在太空時代，還用馬車當交通工具」。如何快速篩選有效的藥物是科學家們一直想要解決，不外乎需要：1. 提高藥物開發過程的成功率；2. 增加適用性；3. 降低投入的成本。

◉全球生醫教研趨勢

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◉台灣3Rs政策

　　行政院於2022年啟動臺灣動物實驗替代科技跨部會平台，整合中研院、國科會、農委會、衛福部、環保署、教育部、經濟部之能量，部署三大主軸- 「替代科技研發」、「減量策略與驗證平台建置」、「優化動物實驗管理」，期能加速建立可以和動物實驗互補搭配的替代技術，推升生醫研究品質與監管風險評估效能。隨著科技日新月異，跨領域的動物實驗替代科技 (alternative technologies to animal testing)逐漸成形，搭配幹細胞、3D列印、組織培養、微流道、感測晶片、人工智慧等新興科技，啟動了嶄新的離體生醫研究模式。

　　3R原則，又名3R理論，爲一個實驗動物學名詞。叫做「3R原則」是因爲，其核心內容替代（Replacement）、減少（Reduction）、精緻化（Refinement）三個單詞的英文首字母都是「R」。它最早由W.·M.·S.·拉塞爾（W. M. S. Russell）和R.·L.·伯奇（R. L. Burch）於1959年提出。

　　　1. 替代（Replacement）：用其他可達到同樣實驗目的的方法代替動物實驗，或使用無知覺的實驗材料代替神志清醒的活脊椎動物進行實驗。
　　　2. 減少（Reduction）：在研究中，提倡採用儘量少的動物獲得同樣多的實驗數據，或使用同樣數目的動物能獲得更多實驗數據的實驗方法。
　　　3. 精緻化（Refinement）：改善飼養環境與實驗操作，運用純熟的技術加上同理心，將動物的不舒服降至最低通過改進、完善實驗程序，使實驗中動物所受的痛苦得到減輕或減少。

◉ATMS動態細胞培養系統