國研院打造神農鼠腎毒篩檢平臺 助攻腎病檢測

左起國研院動物中心黃苡瑋組長、邱元佑合聘研究員、國研院吳光鍾院長、動物中心秦鹹靜主任、國研院營運推廣室陸璟萍主任。(國研院提供／李侑珊臺北傳真)

目前國際對藥物、健康食品或食品添加物的腎毒性，缺乏良好檢測方式。國研院動物中心開發「神農鼠腎毒篩檢平臺」，將腎臟專一表達酵素「肌醇加氧酶」（MIOX）與外來冷光酵素綁定，在腎臟受到損傷時，腎臟細胞會釋放此冷光酵素到血液或尿液中，只要測量小鼠血液或尿液中的冷光酵素活性，便可評估腎臟損傷程度。

近年來食品與藥物安全問題廣爲大衆所關注，依據健保署統計資料，2019年臺灣腎衰竭洗腎人口高達9.2萬人，因慢性腎臟病就醫人數超過42.2萬人，總共花費了健保約533億元。

國家實驗動物中心神農鼠。(國研院提供／李侑珊臺北傳真)

腎臟病成因錯綜複雜，人口老化以及糖尿病、高血壓、高血脂等三高控制不佳，是造成洗腎主因；然而飲食或不當的用藥習慣，導致國人腎毒性物質曝露量太高，也是重要的影響因素。美國腎臟基金會的統計資料也顯示，美國每年慢性腎臟病的新增病例中，約有3~5％的病人是因濫用止痛藥而導致腎衰竭。

傳統上食品添加物、機能性健康食品或藥物在覈準使用與上市前，皆須先經過安全性評估與測試，主要包含急毒性與長期餵食以觀察慢性之影響，通過後纔可進入功效及臨牀試驗。雖然法規已有嚴格的規範與監督機制，全球每年仍有2至3％覈准上市的新藥在上市使用後，因試驗過程未檢出的毒性問題而下架，造成服用者健康受損與藥廠鉅額損失。

這是因爲原有的安全性評估方法仍有不完備而需改進之處，其中在腎毒性檢測部分，目前並無腎臟足夠專一性的生物指標可供憑藉，只能利用腎臟負責排泄的血中代謝廢物尿素氮（BUN）、肌酸酐（Creatinine）的濃度，以及尿蛋白等腎臟代謝物指數，來推估腎臟功能是否正常。

然而腎臟只要最低仍存有50％腎功能，即可維持血中尿素氮及肌酸酐濃度穩定不上升，所以這種方式對輕、中度腎功能損傷的檢出並不敏感；而尿蛋白等腎臟代謝物指數則容易受到其他生理因素如高蛋白飲食、脫水、感染、胃腸出血等干擾，降低其專一性，即其所顯現的結果，可能並非全由腎臟本身所造成。

爲此，國際大藥廠與美國、歐盟及日本的政府藥物管理部門於2005年聯手成立「預測性安全測試聯盟」（Predictive Safety Testing Consortium, PSTC），加速建立新的安全性評估規範，並打破藥廠之藩籬，合力開發出一套以大鼠爲試驗動物的測試平臺，測量尿液中七種與腎損傷有關之蛋白濃度，來強化腎損傷檢測的敏感度。

各藥廠爲免前述上市藥物下架的憾事一再發生，在藥物開發前期安全評估階段，即使需額外增加可觀的費用，都自行增加此一新型腎毒分析法以降低開發風險，但仍無法完全確保藥物不具腎毒性。

爲強化腎毒性檢測安全性評估的分析工具，成功大學醫學系教授暨附設醫院小兒腎臟科主任、同時也是國研院動物中心合聘研究員邱元佑醫師，以其長期臨牀經驗所構思之概念，結合國研院動物中心獨有的大片段基因改造技術，打造出「神農鼠腎毒篩檢平臺」。

邱元佑醫師首先挑選腎臟專一表達酵素「肌醇加氧酶」（MIOX）爲檢測指標，一來MIOX在腎損傷24小時內，即可自細胞內釋放至血清及尿液中，可供早期偵測；二來MIOX僅表現在腎臟近端上皮細胞，具備腎臟特異性。但因此酵素偵測不易，無法直接應用於腎毒檢測。因此運用動物中心獨有的「大片段基因改造技術」之設計，讓外來的冷光酵素基因表達能受到小鼠MIOX基因調控，在有MIOX基因表現的位置，同步放大冷光表現以進行細胞標示。

當腎臟受損傷時，以MIOX基因驅動的冷光酵素會隨着MIOX蛋白同步釋放到腎臟細胞外，進入血液或尿液中，再利用冷光酵素分析或影像分析，定量血液或尿液中的冷光酵素活性，便可評估腎臟損傷程度。

「神農鼠腎毒篩檢平臺」具備早期預測性、高專一性、高靈敏度之特色，可以比「預測性安全測試聯盟」所用的「大鼠尿液腎損傷蛋白分析」提供更早、更敏感且穩定的腎損傷證據，用更經濟、有效的分析方法，爲國民嘗百草，協助藥廠、健康食品廠商進行前期把關，降低開發風險，也降低腎毒性物質進入臨牀或人民生活的可能性。