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台大再生医学应用广 干细胞研究与人工气管成效卓越

人类诱导式多能干细胞 iPSC 可以分化产生全身所有种类的细胞。陈彦荣研究室提供

在科技进步与医学发达的现代,许多专家都希望可以透过基础研究与创新的方法,找到让生活与健康更有保障的方法。而癌症现在不只是台湾人十大死因第一位,预估到2020年时,一年会有11万人罹癌。也因为这样的社会现况,国立台湾大学生命科学院生化科技学系副教授陈彦荣,希望透过干细胞研究、再生医学等方法,提升研究质量与效率的同时,能够嘉惠人类健康。

细胞与再生医学合作

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陈彦荣认为,从细胞特性着手,能让再生医学更有效率。陈彦荣提供

在组织工程部分,目前由台大医院胸腔外科主任陈晋兴教授领军,结合台大医学院、工学院、电资学院与生命科学院共同研究与开发气管再生的前瞻研究。透过组织工程与3D打印支架的技术,再藉由诱导式多能干细胞(induced pluripotent stem cell;iPSC)培养软骨与内部上皮纤毛的方式,已经在兔子等动物实验当中,获得不少成果。陈彦荣研究室则在团队中以iPS细胞分化为间质干细胞(mesenchymal stem cell, MSC)作为气管再生细胞来源。

在成人身上许多地方都有MSC细胞,象是脂肪中、造血功能的牙髓、脐带血等等。陈彦荣说,MSC细胞拥有多分化的潜能,可以分化为软骨、肌肉、脂肪、硬骨。此外,在计画中, iPS细胞与活性好的MSC细胞,都能够进一步培养成为软骨。2018年9月左右,卫福部已经开放病患透过自体细胞自体输入的方式(特管办法),提供自体细胞治疗使用。这也是今后陈彦荣教授团队应用与研发重心。

再生医学:IPS与MSC

2006年日本科学家山中伸弥发现是创造「诱导式多能性干细胞」(Induced Pluripotent Stem cell)的关键因子,且因为iPSC细胞的发现,获2012年诺贝尔生理医学奖。其植入四个基因 Oct4、Sox2、Klf4 和 c-Myc,而这4个基因在多能性细胞(象是胚胎干细胞)中较活跃,但在一般的成熟体细胞较低调。

陈彦荣说,4个基因的导入,可以改变成熟细胞(例如已经分化后的血球细胞,毛囊细胞)回复成为具有分化全身细胞能力,类似胚胎干细胞的状态,则命名iPSC。在将来可以闢开伦理问题,可以由患者自身细胞制作iPS细胞,提供给再生医学良好且充足的细胞来源。日本也积极建立iPSC 银行。在临床上日本已经有发展由iPSC分化产生的视网膜与心脏等细胞培育工程用于医疗。

癌症里的干细胞(癌干细胞):1%却至关重要

癌症干细胞,在整体癌细胞数量中仅占1%,但却是细胞癌化的起始关键。癌症干细胞同时也是在放射疗法与化疗当中,对于治疗产生抗性的主要细胞。化疗除了是为了让癌细胞不分裂以外,通常也会攻击分化较快的细胞,比方头发与指甲等细胞,进而杀死分化快速的癌细胞。然而,癌干细胞分裂速度慢,往往可以躲过化疗药物的攻击。此外,肿瘤复发的关键也往往来自这1%,使得癌症干细胞的研究,在抗癌与研究癌症的过程当中变得十分重要。这也成为陈彦荣研究团队的探讨主题。

针对使癌症干细胞特性下降的研究,陈彦荣说,现在的做法,是希望透过药物让癌症干细胞,转化为分化出去的细胞,降低干细胞特性。此外,也有寻找癌症干细胞表面特殊抗原标记,再搭配标靶药物来进行治疗。不仅能够让癌症干细胞不再癌化其它细胞,也能够变得更稳定。陈彦荣团队目前现在也有搭配中草药的机制探讨,透过自然素材搭配科学研究,进而筛选已经使用中的药物,找出最佳化的药物治疗方法。

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