科學人 發行日期:2013/05 刊號:135
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醫學大未來:幹細胞當家

 人體幾個大型器官中,肝臟受創後有驚人的恢復能力。如果肝臟因事故受損或在手術過程中失去一大塊,只要有1/4以上完整且無傷疤,它就能重新長回原來大小並恢復功能。可惜身體其他部位沒有這種自我再生的能力。蠑螈的尾巴可以再生,但人類一旦斷了腿或者因為阿茲海默症而失去部份腦組織,就無法恢復原狀。要達成這個目標,人體需要額外的幫助,這也是再生醫學這個新興的研究領域所希望達成的。

幹細胞是能產生多種組織的前驅細胞,對再生能力極為重要。科學家正在學習如何創造混合了糖分子、蛋白質和纖維的複雜環境,讓幹細胞得以發展成組織。下面的報導顯示研究人員在更換壞損心臟組織和重建肌肉方面,已取得很大的進展,他們也開始研究如何培育新的神經細胞。這些尖端研究有些可能會在幾年內就成為臨床療法;有的可能需要幾十年的努力,當然最後有的也可能失敗。這裡列出幾種最有潛力的療法。(林雅玲 譯)


重點提要
■新興的再生醫學領域,可能會澈底改變心臟疾病和神經退化性疾病的治療方法,不但可以解決捐贈器官不足的問題,還能讓受損肌肉和肌腱組織等完全復原。
■研究人員發現,關鍵是給予身體由各種蛋白質、纖維或細胞複合成的啟動配方,或者額外補充大量原本存在於成年患者體內的半特化幹細胞,然後讓身體接手修復損傷。
■這些外來的協助工作能補足身體短缺的再生能力,讓身體再生特定類型的組織。這種自我療癒的療法已經幫助了一些心臟病患康復,也讓外科醫生能修復受傷的肌肉。

 

用糖培養的器官
要培養出能夠順利運作的大型器官,科學家必須想辦法替它們接上血管。

撰文╱哈爾蒙(Katherine Harmon)翻譯╱張薰文

參加TED(科技、娛樂、設計)演講的觀眾已經習慣先進科技所帶來的驚奇,即使如此,2011年美國威克富瑞斯特大學再生醫學研究所的艾塔拉(Anthony Atala)的演講仍讓人覺得不可思議。觀眾在第一時間,並沒有看到舞台上艾塔拉背後有一堆發出嗡嗡聲的瓶子和管子正在進行著神秘的實驗。當演講進行到2/3時,鏡頭拉近到這個設備的內部噴頭,畫面中它來回移動,以極為精確的立體藍圖為本,把實驗室中培養的活細胞一層一層放置到中央平台上。這個過程稱為3D列印,和墨水列印類似,但在這裡使用的不是墨水,而是含有活細胞的液體。最後,艾塔拉的機器把人類細胞層層疊成與活體大小相同的腎臟,就像用3D印表機製作出咖啡機的塑膠零件。

這種直接且快速的器官製造方式,將造福10萬5000名仍在等待器官捐贈的美國人。但艾塔拉兩年前所示範的這種列印腎臟還不能移植,它缺少了兩項重要的元素:運送血液的血管和收集尿液的腎小管。缺少了這些內部管道,腎臟這類大型器官內部深處的細胞就無法獲得重要的養份和氧氣,也不能移除代謝廢物,很快就會死亡。在列印這些具有空洞的結構時,他試著在每層細胞的對應位置上留空,但這樣所產生的管道會塌陷,且接合處會因為血壓而破損。

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