人工多能干细胞

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iPS細胞製作法 step1: 從身體取得細胞並加以培養 step2: 利用病毒載體,或是其他方式把特殊基因或是其產物(蛋白質)「導入」細胞。紅色的是已被「導入」的細胞。step 3: 當細胞群落形成,並利用ES細胞之培養法進行培養 step 4: 培養後便會形成類似ES細胞之iPS細胞群。
利用再生醫學手段,將受損之肺臟以iPS細胞所形成之臟器組織進行再生。附註: 此圖僅為模式圖,與現在技術等具有相當大的差距。

誘導性多功能幹細胞(Induced pluripotent stem cells;縮寫作iPS[1][2],為利用導入特定基因或是特定基因產物(蛋白質)等方式送入體細胞(如:皮膚細胞或是肝臟細胞)中,使該體細胞變成為具備如同胚胎幹細胞 ( ES 細胞 ) 般,具有分化成各式細胞之多功能分化能力,並且可以持續增生分裂。而這項新的技術,在2006年首度由日本京都大學山中伸彌教授團隊,將老鼠之纖維細胞製作而成。山中伸彌因為這項研究與约翰·格登共同獲頒2012年诺贝尔生理学或医学奖[3]

研發進程[编辑]

到目前為止,能夠樹立具有分化成構成身體各式各樣細胞之分化萬能性之細胞來源,主要為來自於胚盤胞期之內部細胞塊所培養而成之胚胎幹細胞,或是由胚胎幹細胞和體細胞所融合之細胞,抑或是由生殖細胞培養而得之細胞。然而,iPS細胞的製作,是首度沒有使用受精卵或是胚胎幹細胞而創造出具有萬能分化能力之幹細胞。

在理論上,具有萬能分化性之細胞,可以經過基因誘導分化之手段,使其分化成為身體中所有之組織與器官。如果使用人類病患自身細胞所創造出之iPS細胞,則培養出之組織或是器官作為移植回原患者身體內時,將可避開自身免疫系統之攻擊之難題。另一方面,以往人類胚胎幹細胞所產生之道德倫理問題,也可以取得根本的解決方式。因此,iPS細胞可成為再生醫學中,備受注目之重要的細胞來源。

除了再生醫學之應用之外,利用患者本身之細胞所形成之iPS細胞,將其做特定細胞誘導分化後,可以成為良好之人類細胞研究材料,解決以往人類組織細胞索取上之困難點,也可以成為研究致病机制之良好研究材料。另外,由於由患者本身體細胞得來,可以獲得具有「個別性」、「專一性」之細胞材料,可以針對藥劑或是成為毒性評估的最佳平台。一方面也提供為轉譯醫學之最佳測試材料。也因此,iPS細胞的製作與發現,也成為醫學、藥學或是食品等之安全實驗平台。

此外,當技術成熟後,例如女性細胞也可以製作出精子。 甚至老化細胞的重生,也不再是不可能的夢想。

概略[编辑]

植物可以經由透過一小塊組織切片,透過一定的培養方式,可以再生形成完整的個體。然而,動物除了受精卵以外,其他的細胞並不具有這樣的萬能分化能力,而若透過特定的培養條件下,具有幹細胞萬能分化能力之細胞,在身體內是存在的。

一般來說,具有分化萬能性之動物細胞,在適當的培養條件下培養,並無法成為如同正常器官般有秩序的排列形成,只能成為細胞團塊。倘若,這些細胞若能朝組織或是器官分化形成後,可以提供作為病患之臟器移植等,來解決捐贈者不足等問題。另一方面,若由他人的組織器官等移植到病人身體,也容易使受贈者產生免疫上的排斥問題。

胚胎幹細胞幹細胞來說,目前可知道,具有分化成身體內各式各樣的能力,然而,胚胎幹細胞僅能在發育早期取得,除了母體會有危險外,被用來取得的胚胎將失去繼續發育成個體的能力。也因此,具有相當大的倫理道德疑虑。而胚胎幹細胞的研究,也因為發生韓國黃禹錫教授之研究捏造事件,相關研究也停了一陣子。

因此,各界也期望能由皮膚或是血液等取得,具有分化成各式各樣細胞之萬能分化性。

细胞功能[编辑]

在自然生物體中,萬能幹細胞源自胚胎發育8細胞期後囊胚中的內細胞團(inner cell mass, ICM)。它的特點是無法像全能幹細胞一般獨自發育成一個個體,但具有可以發育成多種組織的能力的細胞。人工的萬能幹細胞相信與天然萬能幹細胞相同。

美國和日本的科學家[4],共同在2007年6月7日[5]成功把人類皮膚細胞轉化成人工萬能幹細胞,並成功使這些幹細胞轉化成為身體器官的一部份。這個計劃,由日本京都大學美國懷特黑德研究所哈佛大學三家大學的研究小組合作[5]。在日本方面,有關研究由京都大學的山中伸弥教授領導的小組作出。他們透過利用病毒載體,把與幹細胞的萬能分化性相關的四種遺傳基因[5]「感染」皮膚細胞,可誘導皮膚細胞改造,讓其返回到事實上與胚胎幹細胞的功能相同的原始細胞階段[5]。由於這種方法並不需要從胚胎中提取細胞,因此解決了舊有技術在道德上的爭議之餘[4],由於幹細胞從患者的皮膚取得,所以製作出來的身體部份不會被身體排斥。有關研究成功後,各方分別於《自然》雜誌及《細胞-幹細胞》期刊的創刊號上發表[5]

參考[编辑]

  1. ^ Kolata, Gina. Scientists Bypass Need for Embryo to Get Stem Cells. The New York Times. 2007-11-21 [2007-12-11]. ISSN 0362-4331. 
  2. ^ Baker, Monya. Adult cells reprogrammed to pluripotency, without tumors. Nature Reports Stem Cells. 2007-12-06 [2007-12-11]. 
  3. ^ The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012. NobelPrize.org. 2012-10-08 [2012-10-08] (英文). 
  4. ^ 4.0 4.1 〈新技術解決道德爭議 皮膚細胞變幹細胞〉,《am730》2007年11月22日號,p.39 HEALTH版am健康。
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 金栽瑩. 美日科學家研製出不涉及倫理問題的“萬能細胞”. 東亞日報. 2007-06-07 [2008-07-30]. 

外部連結[编辑]