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台大再生醫學應用廣 幹細胞研究與人工氣管成效卓越

人類誘導式多能幹細胞 iPSC 可以分化產生全身所有種類的細胞。陳彥榮研究室提供

在科技進步與醫學發達的現代,許多專家都希望可以透過基礎研究與創新的方法,找到讓生活與健康更有保障的方法。而癌症現在不只是台灣人十大死因第一位,預估到2020年時,一年會有11萬人罹癌。也因為這樣的社會現況,國立台灣大學生命科學院生化科技學系副教授陳彥榮,希望透過幹細胞研究、再生醫學等方法,提升研究品質與效率的同時,能夠嘉惠人類健康。

細胞與再生醫學合作

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陳彥榮認為,從細胞特性著手,能讓再生醫學更有效率。陳彥榮提供

在組織工程部分,目前由台大醫院胸腔外科主任陳晉興教授領軍,結合台大醫學院、工學院、電資學院與生命科學院共同研究與開發氣管再生的前瞻研究。透過組織工程與3D列印支架的技術,再藉由誘導式多能幹細胞(induced pluripotent stem cell;iPSC)培養軟骨與內部上皮纖毛的方式,已經在兔子等動物實驗當中,獲得不少成果。陳彥榮研究室則在團隊中以iPS細胞分化為間質幹細胞(mesenchymal stem cell, MSC)作為氣管再生細胞來源。

在成人身上許多地方都有MSC細胞,像是脂肪中、造血功能的牙髓、臍帶血等等。陳彥榮說,MSC細胞擁有多分化的潛能,可以分化為軟骨、肌肉、脂肪、硬骨。此外,在計畫中, iPS細胞與活性好的MSC細胞,都能夠進一步培養成為軟骨。2018年9月左右,衛福部已經開放病患透過自體細胞自體輸入的方式(特管辦法),提供自體細胞治療使用。這也是今後陳彥榮教授團隊應用與研發重心。

再生醫學:IPS與MSC

2006年日本科學家山中伸彌發現是創造「誘導式多能性幹細胞」(Induced Pluripotent Stem cell)的關鍵因子,且因為iPSC細胞的發現,獲2012年諾貝爾生理醫學獎。其植入四個基因 Oct4、Sox2、Klf4 和 c-Myc,而這4個基因在多能性細胞(像是胚胎幹細胞)中較活躍,但在一般的成熟體細胞較低調。

陳彥榮說,4個基因的導入,可以改變成熟細胞(例如已經分化後的血球細胞,毛囊細胞)回復成為具有分化全身細胞能力,類似胚胎幹細胞的狀態,則命名iPSC。在將來可以闢開倫理問題,可以由患者自身細胞製作iPS細胞,提供給再生醫學良好且充足的細胞來源。日本也積極建立iPSC 銀行。在臨床上日本已經有發展由iPSC分化產生的視網膜與心臟等細胞培育工程用於醫療。

癌症裡的幹細胞(癌幹細胞):1%卻至關重要

癌症幹細胞,在整體癌細胞數量中僅佔1%,但卻是細胞癌化的起始關鍵。癌症幹細胞同時也是在放射療法與化療當中,對於治療產生抗性的主要細胞。化療除了是為了讓癌細胞不分裂以外,通常也會攻擊分化較快的細胞,比方頭髮與指甲等細胞,進而殺死分化快速的癌細胞。然而,癌幹細胞分裂速度慢,往往可以躲過化療藥物的攻擊。此外,腫瘤復發的關鍵也往往來自這1%,使得癌症幹細胞的研究,在抗癌與研究癌症的過程當中變得十分重要。這也成為陳彥榮研究團隊的探討主題。

針對使癌症幹細胞特性下降的研究,陳彥榮說,現在的做法,是希望透過藥物讓癌症幹細胞,轉化為分化出去的細胞,降低幹細胞特性。此外,也有尋找癌症幹細胞表面特殊抗原標記,再搭配標靶藥物來進行治療。不僅能夠讓癌症幹細胞不再癌化其他細胞,也能夠變得更穩定。陳彥榮團隊目前現在也有搭配中草藥的機制探討,透過自然素材搭配科學研究,進而篩選已經使用中的藥物,找出最佳化的藥物治療方法。

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