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治癒受傷心肌不是夢!「幹細胞」成為心臟再生新寵兒

所有不治之症,未來將不再無藥可救!21 世紀是「再生醫學」的年代,科學家開始透過細胞療法,把人的細胞改造成藥物,可以修復細胞、甚至對抗癌症。 世界各大醫療先進國都陸續建立細胞治療規範;各大科研機構也都致力將技術投入應用,過去難以治療、逆轉的疾病,像是癌症、器官壞死,都有了新的治療契機。專家指出,「細胞治療」成為近年的重要突破。

以國人最擔心的心血管疾病為例,細胞治療能夠治療受傷器官、甚至喚回心肌功能,有望讓病人脫離永久的疾病後遺症。

 

心臟血管疾病是威脅人類健康的頭號敵人,每年奪走大約全球 1700 萬人的生命。在國人十大死亡原因中,心血管疾病高居第 2。然而,現有醫療技術對其治療已陷入瓶頸。

 

 心血管疾病以冠狀動脈心臟病占大宗,此疾病最大的問題是,心臟細胞一旦壞死,現有的藥物治療只能延緩病情惡化,無法讓受損的心肌恢復如初。

 

 隨著醫療進步,更多的急性心臟疾病患者能在黃金時間內得到搶救,然而留下的傷害往往會變成慢性的衰竭;另一方面,人類平均壽命提升以及三高患者增加,這都讓慢性心衰竭問題越來越嚴重。預估到了 2030 年,全球 1 年將有 2300 萬人會死於心臟相關疾病。

困難。

等不到3D列印心臟,幹細胞平地起雷成治療新星

心臟疾病到了末期,最後的希望就是換心手術,但是根據器官捐贈移植登錄中心數據, 2018 年全台等待換心的人共有 198 位,卻僅有 86 名心臟捐贈者。

 

 而大眾引頸期盼的 3D 列印心臟技術,雖然在包括美國卡內基美隆大學、以色列臺拉維夫大學等世界頂尖大學都成功研發,但成果都還停留在「印出來」,這些心臟既沒有實際功能,更還不行作為臨床使用。

 

就在治療技術受挫之際,2020 年 5 月,國際頂尖期刊《Nature》一項報告抓住了大家的眼球:全球首例用注射的方式,進行 iPS 幹細胞治癒心臟病手術已經成功!幹細胞平地起雷,成為治療心血管疾病的新星。

 

幹細胞強大再生能力有望修復器官

台灣幹細胞庫計畫主持人黃效民博士解釋,幹細胞是原始而未分化的細胞,卻具有分化成其它種類成熟細胞的能力。這使得幹細胞不僅在胚胎發育的過程當中是人體所必需的,即使在組織或器官受損後的再生或修復,幹細胞也扮演著十分重要的角色。

黃效民分析,幹細胞治療疾病、修復身體機能,可以分為 3 個層面(3R),分別是 Replace、Repair 以及 Regenerate。

1.Replace(幹細胞替代原有細胞):幹細胞可以分化成特定功能的細胞,可以取代受損部位已經死亡的細胞。

 

2.Repair(修護受傷但還沒有死亡的細胞):伴隨幹細胞以及幹細胞分泌的生長因子、細胞激素和「外泌體」,修護受損但是還沒有死亡的細胞。

 

3.Regenerate(自體細胞再生):因為輸入的幹細胞數量有限,要利用外來的幹細胞喚起受損部位的再生功能,促使自體長出細胞,才是治療的根本目的。

 

黃效民指出,其實幹細胞技術已經發展多年,目前大部分的心肌幹細胞實驗,使用的都是來自羊水、臍帶血、脂肪等處的「間質幹細胞」,它能分泌多種細胞因子和生長因子,促進心臟的自我修復。

多項研究證實幹細胞能夠助修復心肌

舉例來說,2019 年,英國布里斯托爾大學的研究團隊在《Chemical Science》指出他們開發一種新的細胞修飾技術,可將幹細胞直接引導到心臟組織。團隊發現,間質幹細胞治療急性心梗和缺血性心力衰竭有正面的效果,患者總體心臟功能有顯著的改善,而且,因為不涉及開刀,這種療法看起來是安全的。

 

 國際期刊《自然通訊》上,香港的研究團隊甚至研發出一種多管齊下的方法,利用間質幹細胞與人工誘導性多功能幹細胞衍生的心肌細胞,兩種不同類型的幹細胞,成功修復心臟的肌肉細胞和血管系統。

「貼片」黏心上,喚回心肌功能

陽明大學生化所博士張薏雯表示,除了技術的進步,科學家更是不斷調整幹細胞的治療載具。舉例來說,近年來很流行的「貼片」,就是主流形式之一。有「怪醫黑傑克」之稱的日本心臟外科與再生醫療權威的澤芳樹教授,就將「細胞層片技術」應用在心血管。

 

於是,澤芳樹教授就與 2016 年的諾貝爾奬得主山中伸彌教授合作,將能長成各種細胞的 iPS 細胞與細胞層片結合,希望透過這 2 種的技術,可以拯救嚴重心衰竭的病人,並在 2019 年日本已經展開人體臨床試驗。

 

預防心血管疾病有一套,幹細胞大顯身手

除了治療端,也有研究團隊專注於使用幹細胞「預防」心血管疾病的技術研發。澳洲墨爾本大學的科研團隊在 2020 年 6 月的《幹細胞》期刊上,指出間質幹細胞的抗氧化功能。身體「氧化」是衰老的巨大威脅,氧化壓力越大,體內自由基的濃度就越高。而多篇研究證實,體內的自由基過多,會提高心血管疾病的發生率。

 

張薏雯分析,間質幹細胞具體的方式包括清除自由基、促進內源性抗氧化防禦、免疫調節粒線體。張薏雯也分享到,北卡羅萊納州大學研發了一種心臟貼片,利用細胞因子的旁分泌效應,進而起到消炎的作用,來降低心臟病發作的機會,藉此達到預防的功能。

 

當然,如果認為細胞只能「抗氧化」來保護心血管,就太小看這項技術了!台灣中研院生物醫學科學研究所研究員、同時是台大心血管外科兼任主治醫師謝清河的研究也發現,免疫系統的單核球細胞的確可以用來修復心臟,所以只要能提升免疫能力,其實心臟會有自然修復的能力。這同樣屬於細胞治療於心臟的應用。

未來 20 年內幹細胞將把醫療帶入全新境界

黃效民總結,幹細胞技術有望為心臟治療另闢新徑,未來重症患者不一定要進行複雜且危險性高的心臟移植,可以透過幹細胞,多了一個更加安全的選擇。

 

 張薏雯指出,「幹細胞」展現了它在治療疾病上的無限潛力,成為未來醫療顯學。包括美國、日本,甚至後來居上的中國,近年來都在積極研究幹細胞。「這是相當令人期待的盛況,未來 20 年,我們就有機會看到幹細胞將醫療帶到全新的境界。」

文/ 林以璿、圖/蘇鈺婷