"人工誘導多能性幹細胞"技術 或可再生健康胰島細胞

幹細胞醫療 起死回生

成熟的體細胞經過重新設定，可能獲得類似胚胎幹細胞的潛能。這種幹細胞廣泛應用在研究與醫療上，而不會引起倫理與政治爭議。

重點提要
- 誘導多能性幹細胞（iPS細胞）是改變身分的成熟體細胞，它們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。
- 將正常體細胞轉形為iPS幹細胞，接著轉化成人類220種細胞之一，有可能成為治療疾病的新方法，也可能用來訂做並取代損壞的組織。
- 科學家現在正試圖了解iPS幹細胞如何逆轉生物時鐘，以及這種細胞是否如同胚胎細胞一樣多能。

我還記得2006年冬天的那一個早晨，那時我用實驗室的顯微鏡觀察細胞，突然發現有一團細胞看起來就像胚胎幹細胞一樣，當時的興奮我現在還記得。這些細胞在培養皿裡分裂繁殖將近三個星期，形成一個小小的群落，還閃耀著科學家用來辨識胚胎幹細胞「多能性」（pluripotency）的螢光訊號（多能性指的是能夠成為身體任何組織的能力）。但是我當時觀察的細胞並不是來自胚胎，它們是一般的成年小鼠細胞，只是因為加入了幾個基因，因而返老還童。

讓任何哺乳動物細胞的內在時鐘逆轉，回到胚胎階段，真的如此簡單嗎？當時我並不是唯一懷疑的人。日本京都大學的山中伸彌（Shinya Yamanaka）與同事剛在2006年8月發表一個重大突破的研究，提出利用小鼠皮膚細胞製造他們稱之為「誘導多能性幹細胞」（簡稱iPS細胞）的方法。多年來，研究人員一直努力了解調控胚胎幹細胞生成特定組織的方式，因為這具有巨大的潛能，可供醫學與研究使用，卻引發使用胚胎細胞在政治與道德上的爭議，還得面對先前「人類胚胎幹細胞造假風波」帶來的科學挫敗與幻滅。因此一開始，研究幹細胞的科學家對日本團隊的成果感到驚訝，也有點懷疑。但是就在那個早晨，我在實驗室裡觀察到第一手的結果，也驗證了山中伸彌的方法。

其他科學家也重現了山中伸彌的成果，過去幾年來，製造與測試iPS細胞的技術進展快速。現今全世界有數千名科學家正在開發iPS細胞的潛力，希望有助於了解並治療目前人類束手無策的疾病，例如第一型糖尿病、阿茲海默症和帕金森氏症。單純將幾個特定的基因送進細胞，就會改變細胞特性的可能性，也改變了科學家思考人類發育的方式。

有史以來，人類一直夢想找到躲避衰老與疾病的「青春之泉」，而讓成年體細胞回到胚胎階段的能力，顯然是最接近幻想成真的時刻。當然，這些技術仍在發展階段，在回答iPS細胞是否將會改變醫學，或證實它們與備受爭議的胚胎幹細胞能力相當之前，得先考量很多重要的問題。

原始的細胞、多變的力量

想要了解iPS細胞激起的希望，必須先認識胚胎的特別之處。目前的iPS細胞研究非常依賴30年來胚胎細胞研究發展出的技術與概念，尤其是多能性的現象。哺乳動物的發育通常像單行道一樣，細胞隨著時間會變得越來越特別，功能也越來越窄，這個過程就是「分化」。只有在胚胎發育非常早期的一小段時間裡，胚胎裡的所有細胞才具備成為人體220種細胞的能力。將這些細胞取出並培養增殖，就可以得到胚胎幹細胞。真正的胚胎幹細胞會持續保有製造任何類型組織的能力，因此定義為「多能性」。

在胚胎發育後期，幹細胞就已經特化，只能成為特定幾種類型的細胞（例如存在肌肉和骨骼內的細胞），這些細胞具有的是「多效性」（multipotent），而不再是多能性。成體中，這些僅存的前驅細胞（成人幹細胞）則負責補充組織裡的成熟細胞。舉例來說，血液幹細胞持續製造12種不同的血球與免疫細胞，而每隔幾個星期，人類的皮膚幹細胞會重新製造皮膚與毛髮。

對哺乳動物而言，在正常情況下並不會發生細胞的「去分化」（也就是回到較原始的型態）。事實上，癌細胞是唯一的例外，它們分化的程度會比其來源的組織低。不幸的是有些癌細胞也能持續分裂，展現出類似多能性細胞的不死特性。


撰文╱奧契德林格（Konrad Hochedlinger）
翻譯／林雅玲
【欲閱讀更豐富內容，請參閱科學人2010年第100期6月號】

http://sa.ylib.com/read/readshow.asp?FDocNo=1598&CL=19

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不使用病毒 iPS培育突破

英國及加拿大的醫學研究團隊捨棄傳統以病毒製造「誘導多功能幹細胞」（iPS )的方式，在不使用病毒的情況下，成功以胎兒的皮膚細胞培育iPS細胞。這是不使用病毒而成功在人體培育出iPS細胞的首例，此法也可避免傳統方式容易造 成基因癌化的弊病，可謂iPS細胞研究的一大突破。相關研究成果已於本月1日，發表於電子版英國科學雜誌「自然」（Nature )。

誘導多功能幹細胞更安全

科學家以往在培育這種能夠成長為各種細胞的iPS細胞時，會在病毒中植入特定的四種基因，再將病毒作為載體注入皮膚等人 體細胞。不過，利用病毒將基因導入染色體，容易造成基因異常癌化，癌症發病風險也相對提高。

轉座子基因法 取代病毒

英國愛丁堡大學教授圭介博士所率領的研究團隊，與加拿大多倫多大學合作，利用一種能讓基因導入染色體的環狀基因「轉座子」（transposon：又稱跳躍基因 )，取代病毒的角色。他們的新方法成功將四種特定基因，同時導入胎兒的皮膚細胞，約二至四週後也順利培育出iPS細胞。這種新技術的成功率約○．○○ 一％，比傳統使用病毒的方法高二十五倍以上。

老鼠實驗 證實降低癌化機率

研究人員也在老鼠實驗中，利用特定酵素去除植入染色 體中的基因，染色體在去除外來基因後仍具有分化成各種細胞的能力。外來基因一旦去除，癌化的危險性也會隨之降低。

日本以培育出iPS細胞聞名的京都大學教授山中伸彌，去年也曾在不使用病毒的情況下，培育出老鼠的iPS細胞，不過他並未成功培育出人類的iPS細胞。日本國立成育醫療中心研究所 對此表示，「人類iPS細胞還存在各種課題有待克服，不過此成果已讓相關研究朝安全培育技術邁進一大步」。

2009年3月3日 自由時報 編譯/鄭曉蘭

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英國及加拿大的研究「萬能細胞（iPS）」的小組研發出不需使用病毒就可由皮膚細胞培育出人類萬能細胞的方法。這種新法較不易使基因癌化，堪稱再生醫療的一大突破。

英國愛丁堡大學教授（木尾）圭介所組成的研究小組及加拿大的研究小組，首度研發出不使用病毒研製的人類萬能細胞，與使用病毒研製的效率相較，前者效率高逾 25倍。這項研發成果發表於本月1日的英國科學雜誌「自然」電子版。

人類首度研發出的萬能細胞是使用「反轉錄病毒」（retrovirus）將數種基因導入體細胞，但有科學家認為，為了將基因植入體細胞的染色體，反轉錄病毒容易使基因引發異常，導致癌化。

為了製造出安全度更高的完能細胞，（木尾）圭介等研究人員是以「移轉子」（transposon）將製造萬能細胞所需的四個基因同時導入人類胎兒的纖維母細胞，成功地製造出萬能細胞。

（木尾）圭介等研究小組初期採用的方法雖可去除被植入的基因，但會留下一些痕跡，安全上有影響。但在配合加拿大研究小組獨立開發的技術後，成功地去除四個基因。染色體中的基因去除後，也具有分化成各種細胞的能力。

研製出萬能細胞的日本京都大學教授山中伸彌，去年沒使用病毒研製出老鼠萬能細胞，但他並未成功地製造出人類萬能細胞。

中央社 記者楊明珠