BESA THURSDAY 比薩攝食日(七) 細胞的時光旅行－再生醫學的新興王牌

撰文/ 洪尚煒

編輯/ 陳威廷邱靖元吳映柔

圖/ 洪尚煒陳尚昀

再生醫學是近年醫療產業非常熱門的主題，其中又以 iPS 細胞最受眾人矚目，到底 iPS 細胞是何方神聖？其強大之處又在哪裡？BESA 小編這次為大家整理出五大重點，帶大家一探究竟！

一、何謂 iPS 細胞？

誘導性多能幹細胞 (Induced pluripotent stem cells)，簡稱 iPS 細胞，是一種由哺乳動物的成體細胞 (如：皮膚、肌肉細胞等)，經植入四個被稱為「山中因子」的基因 (Oct3/4、Klf4、Sox2、c-Myc) 後，進行細胞「初始化 (reprogramming)」所製成的多能幹細胞。它幾乎可以轉變成除了胎盤以外所有身體的細胞，也幾乎可以無限增殖。

二、何謂細胞初始化？

人的一生是從「受精卵」開始。受精卵具有「全能性 (totipotent)」，也就是可分化為個體的能力。但這項特性會隨著重複的分裂而逐漸消失，一旦分化成具有單一功能專門化的細胞，便無法再轉變為其他種類的細胞，也因此人體所具備的修復能力是有限的。

而所謂「初始化」就好比「時光倒流」，使細胞回到未成熟的狀態，形成 iPS 細胞，而這樣的細胞具有「多能性 (pluripotent)」，雖不可分化為個體，但具有分化成任何細胞的能力。

三、iPS 細胞劃時代的理由與對世界的衝擊

在大多數的國家，器官捐贈仍處於供不應求的狀態，許多因器官受損、衰竭的病患因等不到捐贈器官而死亡，即使有捐贈者提供可移植的器官，病患在移植後也可能面臨器官排斥的風險。因此，人們想透過製造人造器官來彌補臨床上供不應求的缺口，然而人造器官在功能、大小及費用上，目前都很難滿足病患的要求。

由於 iPS 細胞具有可分化成所有種類細胞的多能性，以及可由病患身上任何細胞來製造的便利性，是上述問題得以解決。而最重要的一點是，若使用病患自己身體取出的細胞來製作 iPS細胞，再將 iPS 細胞所製作出的細胞移植回病患本身，那麼就不會有一般移植可能發生的排斥作用，又可達到修復組織、器官的目的。

四、iPS 細胞主要的製造步驟

最初，山中團隊誘導 iPS 細胞的方法是透過「反轉錄病毒載體」將「山中因子」轉入成體細胞，後來研究員陸續也開發了用質體載體轉染、腺病毒感染、脂質體導入等方式來進行誘導，舉例以「反轉錄病毒載體」來誘導的製造步驟如下：

(1) 從成人皮膚取出細胞

原理上身體的各種細胞均可使用，但因皮膚細胞容易採取，一般最常使用。

(2) 將四個「山中因子」植入反轉錄病毒載體

反轉錄病毒具有進入細胞後，能將自己本身的基因導入細胞DNA的特性，藉此將我們欲轉移的基因編組到細胞的 DNA 中。

(3) 將載體送入細胞中

將載有初始化因子基因之載體放入培養皮膚細胞的培養液中，當載體進入細胞時，即可將其所帶有的基因導入皮膚細胞的 DNA 當中。

(4) 細胞經過初始化，形成iPS細胞

送入的基因在細胞中作用，皮膚細胞被初始化成 iPS 細胞。

五、iPS 細胞的發展現況與未來應用方向

近年使用 iPS 細胞所進行的細胞移植，在頑固性患者的眼睛和神經上都已取得不錯的臨床研究成果，而日本京都大學於 2019 年底提出透過iPS細胞使軟骨細胞再生的臨床研究計畫，可望於今年實施第一例移植手術，將來有機會擴大應用於關節軟骨損傷，或在年長者上常見的變形性膝關節症。另外，iPS 細胞於心臟衰竭、帕金森氏症等各種疾病上，亦都發展至接近人體臨床實驗的階段。

雖然iPS細胞有致癌風險、異常老化現象等缺點，但目前都正逐漸克服，而上述例子也顯示iPS細胞的研究開發已逐步進入應用與商業化的新階段，未來可望讓所有需要再生醫療幫助的病患，都能夠重獲美好的生活。

【參考資料】