兼顧醫學研究與動物福祉 生科系林豊益善用斑馬魚胚胎解析化療藥物

[資料來源：師大新聞]

傳統動物實驗多以小白鼠、兔子為對象，但容易引發倫理爭議。國立臺灣師範大學生命科學系特聘教授林豊益，帶領研究團隊善用斑馬魚胚胎模型，成功解析化療藥物「順鉑（Cisplatin）」的腎毒性機制。此研究不僅為開發抗腎毒性的保護藥物開闢新方向，還因符合國際日益重視的動物福祉標準，彰顯了替代實驗動物的創新價值。

林豊益專攻魚類環境生理與毒理學，其實驗室致力於探討環境中有害物質對水生生物的影響。研究初期，團隊聚焦魚類胚胎如何適應全球暖化及水域酸化環境，但過程中意外發現，斑馬魚胚胎皮膚上的離子細胞具有調節酸鹼平衡與離子吸收功能，且與人類腎臟細胞功能極為相似。這一發現促使研究方向延伸至醫學應用。

經與臨床醫生合作，研究團隊掌握到像「順鉑」這類廣泛應用的化療藥物，儘管治療癌症效果顯著，卻容易引發患者腎毒性，導致患者腎功能受損。除此之外，若含有順鉑成分的醫療廢水或患者排泄物中進入自然水體，也可能毒害魚類等水生生物。

為解決這些問題，研究團隊將與人類腎細胞部分功能相似的斑馬魚胚胎作為研究模型，測試抗氧化藥物是否能減少順鉑引起的細胞損傷。結果顯示，抗氧化藥物確實能降低氧化壓力並減少細胞死亡率。這項研究結果，不僅強化臨床參考價值，也為開發抗順鉑腎毒性的保護藥物提供了新的可能性。

但不同於傳統以小鼠、兔子為實驗動物的研究，斑馬魚胚胎較缺少現成技術或設備，林豊益坦言，如何在微小的斑馬魚胚胎上快速檢測藥物損傷與細胞功能變化，是這次研究中的最大挑戰。為了克服難題，他們開發非侵入式掃描離子電極技術，藉以精確量測離子細胞的功能表現，並引入多重螢光染色技術，快速檢測離子細胞粒線體損傷及氧化壓力，這些突破性技術，成功讓團隊能在短時間內掌握化療藥物對離子細胞的影響。

這項研究不僅對臨床醫學有貢獻，也為動物實驗提出新觀點。林豊益表示，由於斑馬魚胚胎神經系統尚未完全發育，對疼痛的感知有限，透明的研究個體，也能讓研究者減少侵入性操作需求，尤其斑馬魚胚胎能用於腎毒性、心毒性、神經毒性等多種毒性研究領域，這將有效降低傳統動物實驗需求，符合國際日益重視的動物福祉標準，並提供高效、倫理且可靠的替代方案。

談及進階研究方向，林豊益說，研究團隊將進一步優化斑馬魚胚胎毒性測試系統，涵蓋更多毒性類別，如心毒性、神經毒性、耳毒性等，提供更完善分析技術，並透過改進此平臺，期望更準確地模擬人體細胞對藥物的反應，減少小鼠、兔子等高等動物在藥物開發初期的需求。此舉不僅符合人道需求，也提高毒性測試的效率及可靠性，降低傳統動物實驗成本和倫理爭議。

林豊益強調，團隊開發的技術與方法，不限於化療藥物，也可廣泛應用於各類藥物毒性測試，只要是可能對粒線體造成損害或引發氧化壓力的藥物，都可藉助這項技術進行評估。另一方面，斑馬魚胚胎也是國際化學物質毒性測試的理想替代模型，這項研究不僅推動更人道的實驗模式，也支持國家推動動物實驗替代方法的政策，為減少動物實驗，提供具實用性創新模式。（撰文：公共事務中心）

原文出處：Hung, G. Y., Wu, C. L., Motoyama, C., Horng, J. L., & Lin, L. Y. (2022). Zebrafish embryos as an in vivo model to investigate cisplatin-induced oxidative stress and apoptosis in mitochondrion-rich ionocytes. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology and Pharmacology, 259, Article 109395. https://doi.org/10.1016/j.cbpc.2022.109395

林豊益 特聘教授 | 生命科學系

專長為魚類環境生理與毒理學，特別是探討環境中危害物質如何影響到水生魚類的生理運作。實驗室主要利用斑馬魚與青鱂魚這兩種模式物種為研究對象，探討環境危害物質如何影響魚類胚胎或是成體之各種生理功能。實驗室也致力於建立斑馬魚的檢測技術、疾病模式，並用於測試藥物的生物活性，探討藥物的作用機轉。