再生新鮮的肝,人類離普羅米修斯的境界又更近一步了

作者 | 發布日期 2013 年 07 月 05 日 11:20 | 分類 手機 , 生物科技 , 醫療科技
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普羅米修斯遭受的詛咒──被兀鷹不停啄食那「時刻在長的肝」,其實是人類期盼已久的福祉,如今因著日本科學家成功誘導幹細胞分化成肝臟組織,並在小鼠身上發揮功用,將讓這則遠古傳說化為現代奇蹟,解決目前肝臟移植最根本的問題──捐贈不足。權威期刊《自然》(Nature)的網站新聞指出,雖然這只是一個初步結果,但未來或許能拯救全世界無數等待肝臟移植的病患。




iPS等三種細胞混合「播種」

日本橫濱市立大學醫學院助理武部貴則是這項研究的共同主持人。他表示這是第一宗利用「誘導式多能性幹細胞」(iPS,註1)製造出來的立體架構人體器官。武部團隊將大約4mm寬的「肝臟芽」,植入已經肝臟衰竭的小鼠體內,接著移植的肝臟組織開始發揮一般肝臟具有的功能,像是分泌肝臟負責的蛋白質,或是人體特有的代謝產物,但更值得注意的是,它們與附近的血管連接,並且開始生成新的細胞。

他們結合了三種細胞進行實驗。首先他們誘導iPS以顯現肝臟的基因,接著加入從臍帶血取得的血管內皮細胞,以及間葉組織幹細胞,沒有血管內皮細胞的話組織中將不會有血管分佈,而間葉組織幹細胞的功用是造血、造骨及脂肪,沒有它細胞將無法聚集在一起。

三種細胞用了兩天時間形成肝臟芽,接著六天後肝臟芽表現出早期肝臟的基因特徵。團隊接著把肝臟芽植入已經失去免疫功能的小鼠腦部,以便觀察,他們發現,兩天內血管便開始互相連接。

之後的兩個月,肝臟芽不但看起來像肝臟,它也發揮了肝臟的功能,小鼠原本的肝已經衰竭,但新肝則肩負起舊肝的責任。

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▲iPS是再生醫學的一條明路。(Photo Credit: Salk Institute)

再生醫學的第三條道路

紐約西奈山醫院進行肝臟再生研究的Valerie Gouon-Evans就說,雖然這是初步成果,但具有相當樂觀的前景,因為移植進去的組織能夠得到宿主的血液輸送養份,便能夠繼續增生並發揮肝臟應有的功能。不過她也認為該繼續觀察,看這塊組織是否會退化或形成腫瘤。

研究團隊目前是用外科手術的方式將肝臟芽植入頭部或腹部,但未來武部希望肝臟芽體積能再縮小,以便能以注射的方式進入小鼠體內,甚至是人體。另外,他也希望能植入到肝臟本身,如此便可形成膽管,有助於病患的消化功能。他也認為透過幹細胞自我分化功能,此類技術未來也可應用在肺、胰與腎。

自然網站指出這樣的做法算是一種中庸之道。一般再生醫學的策略分成兩種,簡單的做法是針對一些中空的器官例如膀胱與氣管,研究者先搭一個支架,讓細胞在上面生長,然後再移到人體內。另一種做法就是先在實驗室裡培養單純功能的細胞,並期望未來注入人體後能發揮預期的功能,但Gouon-Evans表示,就算在實驗室能發揮功能,也有可能在注入人體的過程中就不小心破壞了他們,成功的機率相對較低。

surgery ▲武部貴則希望未來可以不用手術方式就可再生器官。

新鮮的肝不再是夢想

2012年六月武部貴則在國際幹細胞研究學會的會議上就曾發表相關實驗進度,自然網站描述當時的進展是沒有膽管、肝細胞排列方式與正常肝臟不同,但是組織內有血管可以支持組織的運作,基因方面的測試顯示了肝臟基因顯現的特徵。當時自然網站認為雖然這不是最終的結果,接下來科學家還有許多工作必須完成,但這項研究成果很可能成為將幹細胞分化為各種器官,並實際應用於人體的關鍵一大步;一年後看來,希望又大了些。

單就美國來說,2011年有5805個肝臟移植的案例,但同時也有2938個一直還在等待名單中,或者甚至來不及而死亡的案例。再生醫學仍在持續發展中,相信在你我可見的未來,普羅米修斯的痛苦(註2)將可成真。

(Opening Photo Credits: )

註釋
1.誘導式多能性幹細胞(Induced pluripotent stem cells, iPS),就是將原本已經分化過、不再具有分化成其他種類細胞能力的體細胞,利用基因工程技術重新賦予它幹細胞的功能。它的優點在於人體到處都是體細胞,不像幹細胞較難取得,或是有著摧毀胚胎的倫理問題。iPS的詳情可參考iPS 細胞?此 iPS 非彼 IPS,細胞回春術方興未艾。(回到本文

2.普羅米修斯(Prometheus)是希臘神話中泰坦神族一員,因為偷取火種送給人類,違反了宙斯的禁令,宙斯把他鎖在高加索山上,派一隻鷹每天都去吃他的肝,到了隔天肝又重新長回來,如此周而復始,直到數千年後海克力斯(Hercules)救了他為止。(回到本文

相關資料
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Vascularized and functional human liver from an iPSC-derived organ bud transplant
Nature: Rudimentary liver grown in vitro
The Economist: Prometheus unbound 

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