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        醫學臨床檢驗—生物晶片的下一步能否順利跨出?
        • 2006/01/27
        • 4329
        • 22
      • 背景說明
      • 轉眼已是 2006 年 1 月,距離 Roche Diagnostics 與 Affymetrix 合作推出的 AmpliChip 450 產品也經過了一年。原本,產業界預期 2005 年將是生物晶片向前邁進,開始拓展醫學檢驗市場的大好時機,美國 FDA 首先在 3 月制定出提交藥物基因體學數據的指導綱領 (Guidance for Industry Pharmacogenomic Data Submissions) ,市場上則是期待 BioArray Solutions 的 BeadChip Test System 能在新規範下,盡快通過核准上市。

        不過,隨著時間流逝,廠商樂觀的態度已逐漸改變。雖然至少有七家公司預定推出以微陣列為基礎 (array-based) 的醫學檢驗系統,但由於 FDA 對於此類產品仍有許多要求規範,使得廠商的產品規劃上市時程也一再受到拖延,像是 GE 準備已久的產品 CodeLink P450 SNP array ,或是 Spectral Genomics 的 Constitution Chip , Vysis 的 GeneTrait CGH array 染色體微陣列檢測系統,以及 Nanogen 公司設計的 NanoChip 400 系統等,上市日期都仍是未定之數,也讓微陣列生物晶片欲普遍應用至醫學臨床檢驗,邁進之路似乎仍充滿阻礙。

        由於生物晶片除了提供實驗室進行生物學與醫學的研究使用之外,像是新藥開發、醫檢辨識、疾病篩檢、病原檢測、環境與食品檢驗,以及國防軍事偵防方面,也都有它發揮的空間。因此,如何讓生物晶片能夠以商業化的方式,拓展至其他應用領域,便成為產業是否能持續成長的關鍵。

      • 應用於醫學臨床檢驗的現況
      • 目前生物晶片市場,主要仍集中在微陣列類型的產品,而且絕大部分是屬於 DNA 晶片,而使用者多屬於學研單位,或是生技製藥公司的藥物研發部門,其他像是醫學臨床檢驗、環境與食品檢測等應用則尚未普及。

        其中,生物晶片應用又以醫學臨床檢驗的拓展最受重視,這是由於近年來新型傳染病的威脅持續,加上藥物安全性等議題,讓人們希望能尋找一種更快、更有效的篩檢方式,以協助大眾即時因應,維護國民的生命安全與健康。

        然而,生物晶片要應用到醫學臨床檢驗,最重要的關鍵問題,還是要能符合政府當局的管理要求。簡單的講,作為醫學臨床檢驗用途的生物晶片,已經算是一種醫療器材,因此在一地區推出產品,就必須經過像是美國 FDA 核准,才能夠上市應用。不過,由於醫事人員與政府管理機關過去均未有此類產品使用的經驗,因此將需要一段時間來擬定相關規範,以釐清產品的應用。目前,美國 FDA 僅有少數生物晶片產品已經通過核准,現能應用於醫學臨床檢測產品如表一所示。

        表一、 FDA 已通過的生物晶片應用於醫學臨床檢測產品

        產品名稱 ( 核准日期 )

        510(K) 編號

        產品類型

        產品分類

        ROCHE AmpliChip CYP450 Test (2005/01/10)

        K043576

        Drug metabolizing enzyme genotyping systems

        Traditional

        AmpliChip CYP450 Test, Model 04381866190 (2004/12/23)

        K042259

        Drug metabolizing enzyme genotyping systems

        Class3

        Affymetrix GeneChip Microarray Instrumentation SY (2004/12/23)

        K042279

        Instrumentation for clinical multiplex test systems

        Class3

        資料來源: FDA ;工研院 IEK 生醫組 (2006/01)

        但另一方面, FDA 也正為如何加速藥物審查的流程與確認藥物安全性煩惱,並希望能藉由更多的輔助資訊來協助審查。這也是美國 FDA 訂出提交藥物基因體學數據的指導綱領,鼓勵藥廠釋出產品現有的藥物基因學資料的原因。

        由於藥物基因體學主要是探討藥物與人體基因之間的關連性,並分析藥物進入人體內後,基因對藥物作用的影響,與生物晶片具有之分析快速、準確率高,以及能同時檢測大量樣本的優點與特性正好相符。所以,美國在訂出提交藥物基因體學數據的指導綱領同時,其實對於生物晶片用於醫學臨床檢驗之標準規範,已有了大致的輪廓,除了已通過的 AmpliChip 450 ,是屬於規範中的 Drug Metabolizing Enzyme Genotyping System , FDA 在 2005 年還新增了幾項與生物晶片應用有關的體外診斷檢驗規範,並讓生物晶片不僅只能歸類至 Class III 的醫療器材,也能夠歸類為 Class II 之下 ( 表二 ) 。

        表二、 FDA 與生物晶片應用有關的體外診斷檢驗規範

        日期

        規範文件名稱

        附註

        02/27/2003

        Multiplex Tests for Heritable DNA Markers, Mutations and Expression Patterns

        Guidance

        03/10/2005

        Drug Metabolizing Enzyme Genotyping System - Class II Special Controls Guidance Document

        Guidance

        03/10/2005

        Instrumentation for Clinical Multiplex Test Systems - Class II Special Controls Guidance Document

        Guidance

        10/26/2005

        CFTR (cystic fibrosis trans-membrane conductance regulator) Gene Mutation Detection Systems - Class II Special Controls Guidance Document

        Guidance

        12/08/2005

        Nucleic Acid Based In Vitro Diagnostic Devices for Detection of Microbial Pathogens

        Draft Guidance

        資料來源: FDA OIVD ;工研院 IEK 生醫組 (2006/01)

        而在歐洲,生物晶片要應用在醫學臨床檢驗,相關設備則是要通過 CE 認證,才得以進入歐洲相關市場。目前除了 Roche Diagnostics 的 AmpliChip 450 已取得 CE 認證,該公司另一針對子宮頸人類乳突病毒檢測的 HPV Genotyping Test 產品,也在 2005 年 6 月獲得 CE 認證。

      • 檢驗規範相關問題與挑戰
      • 但是由於各地對於體外檢驗器材的規範仍有不同,加上不同的生物晶片組合,通常各自代表著一套整合多樣化技術的檢驗系統,以目前美國傾向將不同用途的檢驗儀器,分別建立指導綱領的情況來看,不同的生物晶片系統似乎無法套用單一標準來審查,生物晶片應用在醫學臨床檢驗還可能遭遇到的問題包括:

        1.產品應用範圍界定

        2. 產品操作之標準程序定義

        3.產品效能表現之定義

        關於產品應用範圍方面,生物晶片臨床檢驗要能夠明確的定義應用的類型,以及使用上的限制,以顯現產品的獨特性。而在產品操作之標準程序上,由於生物性樣品間的差異相當大,為減少樣品對於產品表現之影響,廠商應就檢驗流程中對於各種操作處理進行定義,包括後續數據統計的部份,以確保檢驗之穩定性。至於產品效能的表現,廠商應就自身產品檢驗之精確性與再現性提出證明,以表現該產品之優越性。

        若生物晶片產品無法克服管理機關對於應用的疑慮,勢必會影響對於新市場的拓展,而生物晶片銷售額的成長速度,也可能會較預期為低。

        除了法規管理規範之外,相關檢驗所需的費用,也是未來生物晶片要打開醫學臨床檢驗的一大挑戰,以 Roche Diagnostics 推出的 AmpliChip 450 為例,雖然每個人只需要檢驗一次,結果便可以終生使用,但是以目前進行的檢驗花費約需 500 美元,若未有檢驗後的治療銜接需求,要說服一般大眾採用似乎仍不容易。

      • 未來市場成長與應用趨勢
      • 隨著生物晶片技術發展漸趨成熟,生物晶片的市場正逐漸拓展開來,特別是微陣列類型的生物晶片 ( 在晶片上排列有大量生物探針,可以在短時間內一次取得眾多反應結果 ) ,不僅已獲得越來越多的實驗室認同,能檢測 DNA 、 RNA 、蛋白質等各種不同類型的生物晶片也一一推出。

        加上微流體類型生物晶片 (microfluidics biochips) ,與一些針對生理途徑、活體細胞、癌症研究等特殊用途開發的利基型生物晶片 (specialized biochips ,像是 Illumina 、 NimbleGen 等公司 ) ,以及相關儀器設備、軟體與服務需求,全球生物晶片的市場在 2004 年已達 20 億美元的規模,預計到 2009 年將會成長至 51 億美元 ( 圖一 ) , 年複合成長率為 20.2% 。

      • 應用於醫學臨床檢驗的現況
      • 檢驗規範相關問題與挑戰
      • 未來市場成長與應用趨勢
      • IEK 專業意見
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