人類可以逆轉老化嗎?再生醫療的進步的治療方式與突破關鍵
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文/石浦章一
連老化都能對抗?再生醫療的突破關鍵
人眞的能逆轉老化嗎?隨著再生醫療的發展,這個夢想正逐漸逼近現實。當人們患上失智症時,腦神經細胞會逐漸減少。面對這種情況,最理想的治療方式就是促使大腦重新生成新的神經細胞,這正是所謂「再生醫療」。那麼,這些帶有自身基因的新神經細胞要從哪裡來呢?答案是透過「誘導性多功能幹細胞(Induced pluripotent stem cells,iPS細胞)」,這是一項非常尖端且具突破性的技術。
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所謂的再生醫療,是指透過人工方式製造出我們體內所需要的細胞。從歷史上來看,其實我們的身體某個角落一直都潛藏著一種未來能分化成肌肉或神經的細胞,這類細胞被稱為「幹細胞(somatic stem cell,又稱體幹細胞)」,但這類細胞在體內的數量非常稀少。擧例來說,如果能從血液中找到未來能成為大腦細胞的幹細胞,再將它們注射回大腦,那麼對於已經出現失智症狀的患者來說,或許仍有恢復的可能。更重要的是,這樣的治療方式並不涉及基因改造,因此被認為是相對安全的再生醫療。不過,由於這些幹細胞本身的數量極少,要在實際操作上取得足夠數量仍然相當困難。
除了剛才提到的方法,還有沒有其它可行的替代方案呢?其實,也有人提出可以使用他人的「ES細胞」。這裡的「ES」指的是「胚胎幹細胞(Embryonic stem cell)」,這種細胞來自於受精卵早期發育階段的胚胎,具備分化成全身各種細胞的能力,自然也包括神經細胞。理論上,如果能培養出這些神經細胞並移植到人體,就有機會取代已退化的腦細胞。但問題是,此方法存在免疫排斥反應的問題,畢竟那不是自己身體的細胞,免疫系統會視它們為外來入侵者。所以,目前最理想的方法,還是將自己的細胞轉化為神經細胞。例如,透過iPS 細胞技術,將皮膚細胞轉化為神經細胞,一種不需依賴胚胎、來自本人、相對安全又具潛力的再生醫療方式。
我來稍微說明一下這個構想的背景。胚胎幹細胞(ES細胞)是人類最早設想到可以製造所需細胞的技術之一。具體怎麼做呢?首先,取出一顆女性的未受精卵,去除卵細胞的細胞核(此過程稱為「除核」),然後,把自己身體細胞的細胞核拿來,放進剛才那顆已經去核的卵裡。這樣,整個卵細胞除了細胞核來自於自體,其餘部分皆來自於他人。儘管這顆卵不是完全來自己,但從它開始分裂產生的細胞完全由自己的DNA構成,因此身體不會引發免疫排斥反應。
胚胎幹細胞的另一優勢在於,只要有捐贈者,便可隨時取得,且不似幹細胞數量稀少,難以分離。如果需要神經細胞,只需讓其接觸到促進神經分化的因子即可。不論是胚胎幹細胞還是幹細胞,基本上操作原理一致。但問題也來了,要找到願意且適合捐贈的人,這點的難度不小,這也是目前這類方法最難跨越的一道門檻。為了解決這些問題,山中伸彌教授提出了一個全新的構想,一種名為誘導性多功能幹細胞的技術。這種概念是從體內的成熟細胞出發,重新「編程」成為能變化成各種目標細胞的萬能細胞。最初的實驗是以一種叫做「纖維母細胞」的細胞進行,你可以把它想像成皮膚中的一種細胞。
在此實驗中,研究人員將Oct3/4、Sox2、Klf4以及c-Myc四種轉錄因子,透過一種稱為病毒載體(virus vector)的工具導入細胞內。這樣,這些基因就會在細胞內開始表現,也就是說,細胞會製造出這四個基因對應的蛋白質。這樣一來,細胞便會轉化為類似於胚胎幹細胞的細胞,這些細胞具有分化為各類細胞的潛能。接下來只需給予適當刺激,即可誘導其分化為所需細胞。
然而,現實中並非一帆風順,每項技術都有其優缺點。以胚胎幹細胞為例,這種細胞必須從他人提供的卵子中取得,裡面含有他人的細胞蛋白,因此容易引發免疫上的排斥反應,這也是進行「除核」操作的原因之一。此外,取自女性未受精卵的行為在倫理層面也存在爭議。相比之下,iPS 細胞具有操作簡便、無限增殖以及多能性強等優點,但也存在著潛在的癌症風險。因此,整體來看,體幹細胞與iPS 細胞的應用問題較少,相對更具優勢。
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