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間質幹細胞 (mesenchymal stem cell, MSC) 能夠分化成多種細胞,例如骨細胞、脂肪細胞和軟骨細胞,而其能促進受傷組織修復的能力在臨床應用上有無限發展的可能。然而,在目前許多成功的臨床研究當中,科學家常常無法解釋個體差異造成MSC臨床結果不一致的現象。近期,日本研究團隊發現不僅是MSC本身,受體患者體內的激素也會影響MSC臨床治療的結果 [1]。         脂聯素 (adiponectin) 是一種由脂肪細胞所分泌的蛋白質激素,可形成三聚體 (trimer)、六聚體 (hexamer) 或高分子量多聚體 (high-molecular-weight multimer),通常在周邊血液循環中可發現豐富的脂聯素。研究指出,脂聯素會刺激胞外體 (exosome) 的產生,而由幹細胞所分泌的胞外體含有多種訊號分子用以促進其受體細胞的修復與再生。         此研究團隊發現脂聯素會透過調節T-cadherin的表現來提高MSC所產生的胞外體。科學家將MSC注入心臟衰竭的小鼠,發現其左心室的心肌功能得到明顯的改善,經過近一步的研究發現,心臟功能的修復與MSC所分泌的胞外體有相當大的關係。再者,研究團隊也發現當血液中的脂聯素提高時,MSC細胞治療的效果亦會跟著提升。也就是說,在MSC細胞治療中,細胞本身的情況(T-cadherin的表現)以及患者血漿中的脂聯素含量均會影響幹細胞修復所帶來的療效。         倘若患者欲進行間質幹細胞治療時,注射或服用某些藥物(譬如PPARγ激動劑)以提高患者血液中脂聯素的含量,或許可以增加幹細胞於體內的修復能力以及降低因個體差異所造成幹細胞治療效果不一的情形。         如果你以為脂聯素是由脂肪細胞所分泌且其對於細胞治療有益處,就可以肆無忌憚地變胖,那就大錯特錯了,因為根據研究發現太多脂肪反而會抑制脂聯素的生成。   Reference: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1525001620303166?via%3Dihub
塑膠製品對於環境的污染眾所皆知,然而卻甚少有科學研究塑膠製品所釋放出的微塑膠 (microplastics, MPs) 和奈米塑膠 (nanoplastics, NPs) 對於人體成熟或發展時期的影響。近期,有研究團隊宣稱利用其開發的平台發現這些MPs或NPs具有潛在的負面影響,不僅容易影響嬰幼兒的健康,更會提高誘發特定疾病的機率 [1]。         首先研究團隊利用裂解氣相色譜/質譜技術 (pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry, PyGC/MS) 分析長期暴露於塑膠環境下的細胞培養基。再者,研究團隊將人類胚胎細胞 (embryos) 和誘導型多能幹細胞 (induced pluripotent stem cell, iPSCs) 暴露於聚苯乙烯 (ploystryrene) 的MPs(大約200 奈米)和NPs(大約40奈米)之環境下培養,再利用新平台來評估哪些基因或訊號機制被改變。研究結果發現胚胎外的透明帶 (zona pellucida) 會阻擋200奈米的MPs進入胚胎中,而這層由醣蛋白所組成的保護層無法避免NPs進入胚胎。最後,研究團隊再利用一種新技術HiPathia,即評估基因表現之改變對於訊號傳遞機制以及後續細胞功能表現之影響,來偵測可能之致病機制。結果發現NPs會造成某些基因的突變,例如眼睛發展、心律功能不全以及局部缺血。         至今,人們大多只知道塑膠製品對於環境所造成的傷害,卻並不知道塑膠製品所釋放的奈米微粒可能對發展中的胚胎或幹細胞產生危害。之後,可以利用此篇研究所發展出的平台來評估其他種塑膠聚合物所產生的奈米塑膠對於胚胎、幹細胞,抑或是人體其他細胞、器官的影響。   Reference: https://stemcellsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/stem.3244        
美國研究團隊表示其開發一種利用直接重新編程的方法將纖維母細胞和內耳輔助細胞轉變成類內耳毛細胞 (induced hair cell-like cells, iHCs) [1]。 毛細胞為一種聲波感知受器,常受到基因或環境影響(包括老化、持續嘈雜環境、化療藥物、抗生素等等)而遭受損害,進而影響聽力。在現行臨床應用方面,並沒有有效修復內耳毛細胞損傷的治療方式。美國南加州大學的研究團隊宣稱其可以利用四種轉譯因子 (Six1, Atoh1, Pou4f3, and Gfi1) 將小鼠胚胎纖維母細胞、成鼠尾尖纖維母細胞以及內耳輔助細胞誘導轉化成iHCs。而這些iHCs展現自然毛細胞的型態,同時具有與毛細胞相同的電生理以及基因活性。除此之外,iHCs,與毛細胞相同,易受到耳毒性抗生素之損害。 科學家期望利用這種iHC來加速對於聽力缺損之研究,能成功識別造成聽力喪失之原因。亦可透過iHC來篩選可能避免或治療聽力損傷之藥物或基因療法。   Reference: https://elifesciences.org/articles/55249
美國研究團隊發現從誘導型多能幹細胞 (induced pluripotent stem cells, iPSCs) 分化且剔除CISH基因的自然殺手細胞 (natural killer cells, NK cells) 在體外和體內實驗都顯示具有強烈對抗白血病的能力。         CISH基因調節抑制細胞激素機制的表現,進而減少誘導巨噬細胞 (macrophages)、白血球 (lymphocytes)、纖維母細胞 (fibroblasts) 至感染、發炎或創傷處的激素。而刪除iPSCs中的CISH基因之後再使其分化成NK cells,可增加NK cells的interleukin-15 (IL-15) 機制之活性。之後在低細胞激素濃度的環境下維持培養,此細胞依然展現良好的放大培養能力,也保持殺死多種腫瘤細胞的能力。除此之外,剔除CISH基因的NK cells亦利用改變代謝方式,例如提升基礎糖解作用、提高糖解作用能力、提高粒線體呼吸作用等等,提升NK cells的功能。再者,研究團隊將1×107個剔除CISH基因的NK cells利用靜脈注射的方式注入含有人類白血病腫瘤細胞 (MOLM-13, 5×106 cells) 的小鼠中,發現能有效殺死腫瘤細胞並治癒白血病小鼠,而注射未基因改造之NK cells的小鼠死於白血病。 目前有許多利用iPSCs於腫瘤治療的臨床案,包含血液科惡性疾病 (hematologic malignancies) 以及實質固態瘤 (solid tumors),科學家期望利用這種經過基因改造的iPSC分化細胞來提高治療的效率和成功率。   Reference: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S193459092030206X?via%3Dihub
        美國的研究團隊發展出一種微針 (microneedle) 投遞系統,能以最小侵入性方法將間質幹細胞 (mesenchymal stem cells, MSCs) 輸送到創傷部位,已在小鼠皮膚模型中得到成功表現 [1]。         MSCs具有分化成骨、韌帶、脂肪細胞的能力,而這種再生潛能使得其成為許多細胞治療的候選名單。然而,現行輸送MSCs的方法有二,一為靜脈注射,需要大量的細胞且移植效率低;二為局部注射,可改善移植效率低的問題,不過針屬於高侵入性手段,且細胞經過針後容易損傷,甚至死亡。因此,該研究期望發展出最小侵入、移植效率高、細胞存活率高的MSC輸送方法。研究團隊利用可拆卸混合微針貼片 (detachable hybrid microneedle depot, d‐HMND) 的系統來達到上述目的。此微針系統包含poly(lactic‐co ‐glycolic) acid (PLGA) 所組成的殼層以及gelatin methacryloyl (GelMA) 和MSCs混合而成的內部。GelMA可以增加MSC的細胞存活率;PLGA可增加整個系統的機械性質以幫助微針穿透皮膚,且其緩慢降解的特性可使得MSC在兩週內被侷限在受傷的部位,而MSC釋放的細胞激素能幫助傷口癒合。         研究團隊將在小鼠皮膚進行切除式創傷,分別局部注射MSC和使用微針貼片來治療受損部位。結果顯示,使用微針貼片的組別減少創傷區域的效果比單純局部注射的組別來得好。再者,使用微針貼片的組別之皮膚再生的程度也比單純局部注射的組別高許多。         由此研究結果可得知,微針貼片用於注射間質幹細胞可有效提升移植效率的問題,且可大幅降低侵略性注射的風險。然而,此方法的商品化以及臨床用法還需更多試驗來驗證。不過,其未來性是可預期的。   Reference: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202000086