誘導性多功能幹細胞 為再生醫學點亮希望之燈

2020/02/13 728

科技醫學

科技不再遙遠~ 醫學及醫學美容領域也可以很「科技」

整理/編輯部

近年來,再生醫學儼然成為醫學界的發展趨勢之一,幹細胞的研究與臨床應用更是備受矚目。從1968年開始,全球醫界開始應用「骨髓移殖」來救命,可說是細胞治療的第一步,時至今日,幹細胞研究更有突破性的發展,何謂「誘導式多功能幹細胞」?在醫學上又有哪些進展呢?


動物是多細胞生物,由許多不同型態與功能的細胞所組成,從最初受精卵分裂成為特定組織或器官細胞的過程中,細胞會經歷「分化」的過程,喪失發展成其他類型細胞的可能性。「胚胎幹細胞(Embryonic stem cell,簡稱ESC)」就是一類具有多能性的幹細胞,它在胚胎著床前就已經建立,具備能分化成各式各樣組織器官細胞的能力,由於擁有讓人驚異的分化能力、又可大量增殖,因此胚胎幹細胞在人類重大疾病的治療上,被世人高度期待。

倫理道德爭議 ‬使胚胎幹細胞的應用備受挑戰

1958年,英國發育生物學家約翰.格登(John Gurdon)將「非洲爪蟾」卵子中的細胞核移除,再將蝌蚪腸細胞中的細胞核放進「非洲爪蟾」的卵子中,最後讓這樣經過置換細胞核的卵子,成功地發育為蝌蚪——這是歷史上第一隻複製動物。1997年轟動一時的「桃莉羊」,就是科學家威爾莫特及研究團隊,利用這個方法人工複製出生的哺乳類動物。

但是,「複製動物」要用在人類身上,不僅取得細胞時存有倫理、道德爭議,也會對人類胚胎產生不可逆的破壞,再加上不同人體的細胞移植可能產生免疫排斥問題,在宗教、法律、醫療臨床應用及研究層面上,胚胎幹細胞的應用始終受到極大的挑戰。

誘導性多功能幹細胞 開創幹細胞研究的嶄新可能

對此,日本京都大學教授山中伸彌(Shinya Yamanaka)的實驗,開創了新的可能性。2006年8月,他發表了一項重大研究,其團隊以反轉錄病毒載體(retroviral vetor)將四個轉錄因子導入小鼠的纖維母細胞,成功地重新將纖維母細胞重新編程(reprogram),變成和幹細胞同樣可分化成其他類型的細胞。這種在實驗室裡經過人工化創造出來的幹細胞,就稱為「誘導性多功能幹細胞(Induced pluripotent stem cell,簡稱iPS細胞)」。

換言之,「誘導性多功能幹細胞」是一種「改變了身份的成熟體細胞」,無需卵細胞或者胚胎的幫助,就能回復成類似胚胎幹細胞的狀態。在型態、分子特徵、功能上,「誘導性多功能幹細胞」具有和胚胎幹細胞十分相似的特性,例如它能在實驗室培養環境中分化成為多種細胞,並且在體內形成畸胎瘤,產生鑲嵌個體;由於產製程序不需要使用胚胎,只要能從個體取得體細胞(如纖維母細胞、角質細胞、血液細胞等),就能藉由數個轉錄因子,反轉成誘導性多功能幹細胞,不僅免除了人類胚胎的倫理爭議,也克服了使用胚胎幹細胞可能產生的免疫排斥問題,因此在短短數年內,「誘導性多功能幹細胞」很快地就成為幹細胞研究的重要領域,相關技術進展迅速。

修復組織、治療重大疾病 相關進展指日可待

如此重大的發現,讓山中伸彌和約翰.格登爵士在2012年同獲諾貝爾生理學或醫學獎,也讓「誘導性多功能幹細胞」成為幹細胞研究發展的濫觴,帶領全球醫界往前邁進了一大步。如今,全世界有數千名科學家正在開發「誘導性多功能幹細胞」的潛力,它不僅可望被用來訂做、取代損壞的組織與器官,造福許多殘障病患,也有機會被用來治療第一型糖尿病、阿茲海默症、帕金森氏症這類目前人類仍束手無策的疾病,更不會引發道德爭議。

儘管「誘導性多功能幹細胞」的相關技術仍在實驗階段,也有許多困難等待被克服,但依舊給了我們新的思維與啟發。科學與醫學的進步,將為人類帶來更多的可能,相關技術漸趨成熟,亦是指日可待。