108/04/30 金田診所-劉會隆醫師

歲月流逝不僅平添白髮,日積月累的空氣和水的污染,電子產品的輻射,重金屬的負擔在在傷害細胞,使粒腺體失能,DNA斷裂,端粒長度縮短等等,使組織器官功能逐漸退化,老化細胞還會分泌相關激素,造成免疫失調以及慢性發炎而導致百病叢生。幹細胞就是擔任替換老化的細胞,修復組織器官功能的關鍵角色。

甚麼是幹細胞stem cell? 
科學家發現身體組織裡有ㄧ群未分化的原始細胞,具有兩種特性,1.再生能力,這群細胞可以自我分裂增殖成為另外ㄧ個與本身完全相同的細胞;2.分化能力,這群細胞可以進ㄧ步分化成為各種不同功能的細胞。例如我們的骨髓裡有造血幹細胞,每天每時每刻都在分化成為紅血球、血小板、顆粒性白血球、淋巴球等等,而且幾十年過去了,造血幹細胞仍然存在並沒有消耗殆盡,因為幹細胞能夠「再生」,所以骨髓終其ㄧ生都會有造血幹細胞存在。

 

幹細胞的功能:
當身體的組織受傷或者是發炎,幹細胞就會集中起來,分化出成熟的細胞以取代組織裡受損的細胞,不僅如此,幹細胞還會分泌生長因子造成血管新生,促進受損組織的修復。

在調節免疫反應方面,間質幹細胞不僅降低免疫系統攻擊發炎組織的嚴重度,使組織修復而不至於纖維化。間質幹細胞也可以調節CD4+CD8+的活性,分泌IL-10等的細胞激素,另外幹細胞也可以分泌前列腺素修飾巨噬細胞。

幹細胞的來源: 
1. 胚胎幹細胞(embryonic stem cell):胚胎發育早期的囊胚內有ㄧ群細胞,因為可以各自獨立發展成為胎兒,因此稱為多功能型(pluripotent)的胚胎幹細胞。

2006年8月日本京都大學的山中伸彌教授發表一個重大突破的研究,利用小鼠皮膚細胞,經過轉錄因子的方式,分化形成多功能型幹細胞,也就是將成體細胞經過重新設定,而獲得類似胚胎幹細胞潛能的幹細胞,這種命名為「誘導多能性幹細胞,簡稱iPS細胞」為山中伸彌教授贏得諾貝爾獎,而且廣泛應用在研究與醫療上,iPS細胞不會引起來源自胚胎的幹細胞帶來的倫理爭議。

2. 成體幹細胞(adult stem cell): 
1991年:美國生物學家Arnold Caplan從人類骨髓的間質stroma(骨髓的支持組織)分離出一種幹細胞,經過誘導能夠進一步分化成為軟骨、骨、脂肪等等,並且能提供信號給血液幹細胞而產生各種血液細胞,因為這群幹細胞來自骨髓的間質,於是命名為間質幹細胞(Mesenchymal stem cell,簡稱MSC)。

2000年不同的實驗室紛紛發表間質幹細胞會分化成為各種的細胞,包括從人的骨髓分離的間質幹細胞能夠分化形成神經元。

間質幹細胞存在於人體的多處組織內,例如骨髓、脂肪、牙髓腔等等,在組織內的幹細胞具有多重分化能力(multipotent),幹細胞首先形成先驅細胞,然後再分化成為成熟的各個組織細胞,例如骨髓的 
造血幹細胞、脂肪的間質幹細胞。

來自不同組織的MSCs呈現的是不一致性,從不同組織取得的MSC之基因表達,和分化成其他細胞能力有很大差異。脂肪間質幹細胞(adipose-derived mesenchymal stem cell)和臍帶間質幹細胞是常用的幹細胞,因為有下列特性: 
1. 取得容易,而且組織所含的幹細胞數量比較多。 
2. 高可塑性,幹細胞經過誘導,分化形成其他細胞之能力很強,屬於多能幹細胞( multipotent stem cell)。 
3. 脂肪間質幹細胞來自本身的脂肪,不需配對,不會出現移植物-宿主反應。 
4. 臍帶血及臍帶都含有幹細胞,臍帶血的幹細胞主要為「造血幹細胞」,可用於取代骨髓移植,臍帶血只含有極少量的間質幹細胞。而從臍帶的膠質組織可分離出間質幹細胞,具有修復特性的幹細胞,可用來治療糖尿病、中風、心臟病、神經疾病、退化性關節炎等等。

間質幹細胞的臨床運用: 
1. 局部注射:針對退化性關節炎,直接打到關節內,幹細胞的分化有助於軟骨增生。打到冠狀動脈治療心肌梗塞。打到門靜脈治療肝硬化。對缺損的傷口,間質幹細胞分化成為纖維母細胞以及表皮細胞,而加速傷口癒合。

2. 2005年12月,FDA核准一種取自骨髓的間質幹細胞製成的產品Prochymal治療急性排斥反應(GVHD),GVHD是一種可能致命的排斥反應,在許多病例,急性GVHD對類固醇治療反應不佳,間質幹細胞透過抑制T細胞以及降低細胞激素濃度,而且迅速集中在組織發炎部位,而能快速改善病情。製藥廠也正在研究將產品使用於其他發炎疾病,例如腸道的克隆氏症(Crohn's disease),及大腦的運動神經元病等。

3. 2009年南加大與南京大學共同發表一篇利用骨髓間質幹細胞異體移植,治療全身紅斑性狼瘡的人體實驗,雖然只有四個病人,但這是全世界首次利用間質幹細胞成功治療紅斑性狼瘡。

4. 利用間質幹細胞對腫瘤的趨向性,讓幹細胞結合有殺傷力的配體進入腫瘤,以加速腫瘤細胞凋亡,尤其是針對轉移腫瘤的治療。2010年8月中國北京研究團隊,發展出幹細胞配合大腸桿菌當載體的腫瘤壞死因子相關的凋亡誘導配體 (TNF-α related apoptosis induced ligand,TRAIL),在老鼠癌症的實驗,治療效果很好,而且標的在腫瘤細胞,所以不會傷害正常細胞,就沒有甚麼副作用。

間質幹細胞的特性,「再生」與「分化」,為醫學開啟ㄧ扇大門,科學家孜孜不倦的研究間質幹細胞,尤其是iPS細胞的潛力,不只是新藥的開發,更能夠在體外建構疾病的模型,讓我們有機會層次分明的瞭解疾病是如何演變的,使之前棘手的疾病,例如第一型糖尿病、阿茲海默症、和帕金森氏症等等,都有完全治癒的機會。

 

 

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