從早期的牛瘟談起...動物用疫苗國際趨勢與台灣發展現況

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動物用疫苗產業的發展攸關整體國家動物防疫安全,對整體農業經濟產值與相關生技產業的發展亦重要。(攝影/林君翰,由豐年社提供,下同)

動物用疫苗問世,控制傳染病的新頁19世紀初,傳染病僅被認為與瘴氣(miasma)有關,直到法國科學家路易‧巴斯德(Louis Pasteur),用實驗室的方法讓微生物變得可見,透過把微生物接種到動物身上,將傳染物和疾病連結起來,細菌論(Germ theory)逐漸成形。

巴斯德在實驗室裡製造實驗疾病後,他立即尋找方法削弱微生物來製造動物用疫苗,並在法國所有畜牧界推廣。

巴斯德的第一件作品是家禽霍亂(fowl cholera)疫苗。他發現雞隻接觸弱化的細菌後,會對疾病有抵抗性。隨後於1885年,開發狂犬病(rabies)疫苗,並於1887年創立了巴斯德研究所(Institut Pasteur),成功從動物醫學過渡到人類醫學領域。不僅衛生學家對巴斯德深信不疑,「巴斯德」一詞在法國人的文化中,已代表現代安全社會的象徵。

從全球動物用疫苗公司的成立時間可知,巴斯德引領的動物用疫苗研究風潮,很快地就在世界各地引發商業活動。例如:1885年德國Boehringer Ingelheim GmbH、1912年美國Fort Dodge及1945年日本化學及血清療法研究所(化血研)等。

而台灣動物用疫苗研究起因於早期牛瘟疫情,當時牛隻死亡慘重,有關單位於1904年在屏東各地實施牛瘟血清注射試驗,成果頗佳。1905年於阿猴廳(今為屏東)設立牛瘟血清作業所,是台灣動物用生物藥品研發、製造機構的開始。隨後在台北亦設獸疫血清作業室,1919年兩者合併改制為「獸疫血清製造所」,並於1931年遷移至淡水,即今行政院農業委員會家畜衛生試驗所(簡稱畜衛所)。

光復後,商業化動物用疫苗公司陸續成立,例如:1950年台灣生物製劑股份有限公司、1956年大豐疫苗科技股份有限公司、1966年全亞洲製藥廠股份有限公司(停業中)、1972年高生製藥公司(2012年由施懷哲維克生物科技股份有限公司併購)、1990年高雄市農會生物製藥廠、2008年瑞寶基因股份有限公司、2019年萬能生醫股份有限公司等。

研發快速蛋白質純化系統進行次單位疫苗用蛋白質的純化。

全球使用動物用疫苗的趨勢

動物用疫苗根據使用對象的不同,大致可分為伴侶動物與經濟動物用疫苗。伴侶動物與人類互動密切且較少群聚,遭遇傳染病感染的風險較低,除特定動物傳染病(如狂犬病)外,多半由個別飼主自行選擇是否施打疫苗,但疫苗單價較高;產食動物與肉品、乳、蛋的供應有關,大規模且連續式的生產使得傳染病感染的風險高,故多採群體免疫方式,但疫苗單價較低。

依據畜衛所動物用疫苗檢定分所的資料顯示,台灣2015~2019年間,通過批次檢驗放行的動物用疫苗年平均29.7億劑量,其中家禽疫苗年平均28.94億劑量,家畜疫苗年平均7,330萬劑量,伴侶動物用疫苗年平均208萬劑量,水產疫苗年平均11萬劑量,產食動物對疫苗的需求量較伴侶動物高。

疫苗可使動物獲得免疫能力來抵抗傳染病,是面對細菌抗藥性的重要替代工具,加上全球對細菌抗藥性的警覺性逐漸提升,動物用疫苗市場也因此持續擴張中。根據MarketsandMarketsTM的調查,Fortune Business研究指出,2018年全球動物用疫苗市場規模約為97.5億美元,預估2026年將達到160.01億美元,年複合成長率為6.4%。

各國動物用疫苗公司研發或製造的產品,通常與區域畜牧產業規模有關。例如:歐洲以反芻動物為主、亞洲以豬雞為主、日本魚類疫苗則發展較為完整。除疫病考量之外,因產食動物生產成本與食品價格連動性高,動物用疫苗製造成本也因此成為商品化關鍵。以製造成本來看,最具生產經濟效益的疫苗為活毒疫苗或不活化疫苗。

活毒疫苗含有弱化或基因改造的病毒或細菌,透過培養的過程就可產製疫苗;不活化疫苗則是在細菌或病毒培養後,經不活化過程來製成。近年來因微生物致病機制與免疫學蓬勃發展,傳統活毒疫苗或不活化疫苗若能被鑑定出其關鍵抗原,開發次單位疫苗即有可能具有龐大市場,例如:豬環狀病毒ORF2次單位疫苗。但若次單位疫苗的製造成本過高時,則會產生為時過早的效應,需等待製造端能降低成本,才會承接技術進入商品化。

全球農業從業人口不斷降低,降低人力與提升動物福利成為研發趨勢。此一問題也反映在疫苗的研發趨勢上,使各國極力研發多價動物用疫苗與單劑施打的產品。

例如:過去第二型豬環狀病毒(porcine circovirus type 2, PCV2)次單位疫苗與豬肺炎黴漿菌(swine enzootic pneumonia, SEP)疫苗為不同產品,豬隻需進行兩次肌肉注射,近年來在各國研發團隊的努力下,PCV2+SEP雙價疫苗成功被開發;利用基因改造技術,以馬立克病疫苗株作為載體,將傳染性華氏囊病特定基因嵌入馬立克病疫苗株內,僅施打馬立克病載體疫苗可同時預防馬立克病及傳染性華氏囊病,不僅降低農民的勞力成本,也為廠商帶來豐厚利潤。

政策完整、研發疫苗成果佳,台灣吸引國際疫苗業者目光

動物用疫苗產業的發展攸關整體國家動物防疫安全,對整體農業經濟產值與相關生技產業的發展亦重要。農委會近幾年以「產業出題、學研解題」的新穎研發方式,投入開發符合國內外市場需求的動物用疫苗產品,已使台灣整體動物用疫苗研發成果豐碩,研發的疫苗包括:

一、豬:

豬流行性下痢不活化疫苗、豬胸膜肺炎放線桿菌死菌疫苗、豬肺炎黴漿菌次單位疫苗、豬鼻黴漿菌次單位疫苗、豬環狀病毒次單位疫苗、豬瘟E2類病毒顆粒疫苗、豬赤痢疫苗、豬肺炎黴漿菌死菌混合豬鼻黴漿菌次單位雙價疫苗、豬肺炎黴漿菌、豬呼吸道綜合症候群病毒及豬環狀病毒三價疫苗等。

豬赤痢螺旋菌(Brachyspira hyodysenteriae)。

豬胸膜肺炎放線桿菌(Actinobacillus pleuropneumoniae, APP)。

二、家禽:

新城病第七基因型弱毒活毒疫苗、家禽滑液黴漿菌死菌疫苗、鵝出血性腎炎腸炎疫苗、水禽雷氏桿菌症多價卵黃抗體製劑、水禽小病毒鵝源、鴨源以及鴨病毒性肝炎三價疫苗等。

三、水生動物:

錦鯉疱疹病毒不活化疫苗、石斑魚雙價虹彩與神經壞死病毒不活化疫苗、魚類鏈球菌與發光桿菌雙價生物膜口服疫苗等。

四、野生動物:

狂犬病口服疫苗(包含生物指示劑iophenoxic acid)應用於鼬獾的評估。近年來國際公司為避免研發投資的風險,逐漸改採團隊合作方式與學研單位進行委託研究、共同開發、技術引進或併購方式等,以獲得新技術或新產品,爭取商機。

農委會觀察到此一市場動態,已透過策略性辦法,強化台灣動物用疫苗產業在研發項目及量產技術的能量,使創新技術能降低成本與提高價值,遂於2019年成功吸引法國維克藥廠於屏東農業生物科技園區設置亞洲動物用疫苗研發中心。

台灣創安全、商機共贏局面

面對越發蓬勃的研發技術和管道,農委會不僅與時俱進促成多方合作,創造商機,更透過法規制度建立動物用藥管理架構,堅守動物用疫苗品質門檻,確保台灣動物用疫苗安全及有效。

首先,在研發階段,研究單位如果要試製動物用疫苗樣本進行田間試驗,必須事先經過中央主管機關核准,審查重點在於試製樣本的安全性,降低發生田間生物安全危害的可能性。在量產階段,必須以GMP動物用藥廠量產的動物用疫苗所執行的試驗資料才可以申請檢驗登記,審查重點包括安全、效力、田間試驗、製程及品管資料,藉此把關動物用疫苗量產的品質及一致性。

面對近年來疫苗研發的新趨勢,如前述的次單位疫苗及載體疫苗等,研發技術皆已進階至分子生物層面,傳統活毒或不活化疫苗的審查管理方式已有所不足。

為此,農委會於2011年訂定《動物用藥品新藥試驗辦法》,納入「基因改造動物用生物藥品新藥試驗規範」,採漸進式風險評估管理基因改造疫苗,先在封閉性試驗環境下確認基因改造生物體的風險等級,認屬低風險等級者,再進行開放空間的田間試驗,整體試驗結果顯示無基因流布風險者,才會就效力、製程、品管等資料進行審查。通過審查取得動物用藥品許可證者,才得以上市販賣使用,如此嚴謹的過程,目的是守護國人、動物和整體環境。

台灣研究底蘊深厚,期許創造自我價值

新型豬第二型環狀病毒次單位疫苗研發成果。

台灣百年的疾病學研究,奠基深厚的底蘊。不斷進步的研發、製作技術,更數度擦亮台灣招牌,享譽國際。政府部門扮演了跨界連結專業、嚴格把關疫苗的關鍵角色。面對未知且來勢洶洶的新型冠狀病毒,考驗著每個國家的體質和實力,尤其全球生物技術產業此時正醞釀著成長動力,台灣如何藉由全球在地化(glocolization)的模式,創造自我價值與獨特點,得到反脆弱(antifragile)的能力而脫穎而出,值得期待。

原文作者為詹逞洲,本文轉載自《豐年雜誌》。更多精彩內容,請詳見《豐年雜誌》,全文連結<點此>。

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