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誘導式多能幹細胞之基礎與應用

許多疾病重症所導致的器官損壞,均仰賴器官移植來做治療。

但是器官捐贈者有限,幹細胞治療變成為再生醫學上的一個期

待來源。2006 年時,日本京都大學山中伸彌教授團隊 (Shinya

Yamanaka) 發現只需將四個基因 Oct3/4, Sox2, c-Myc 以及 Klf4 

導入已分化完全的小鼠皮膚纖維母細胞,即可促使皮膚纖維母

細胞「再程序化」到具有全能性分化能力之幹細胞。所得之細

胞則稱為「誘導式萬能性幹細胞」 (induced pluripotent stem cells,

iPS cells)。iPS 細胞的樹立,事實上除了在細胞移植來源備受期待以外,最大的優勢,在於他是「個人化」的細胞來源,每個人樹立之 iPS 細胞株,均是每個人特有的細胞。也因此,一些缺乏動物實驗平台的人類疾病。便可以利用個人化之 iPS cell 進行藥物測試與開發。


a.  iPS 細胞在形成的過程中,有許多因子可以幫助再程序化,包含一些與 histone 修飾相關的酵素抑制劑等等。這些低分子化合物質的的發現,有助於將來開發出完全不需要外加基因的方式,來誘導 iPS 細胞的形成。另外,在 iPS 細胞形成過程中,也有一些 microRNA 來輔助形成,利用這些 miRs 來維持幹細胞特性。因此,我們也積極去找出這些維持幹細胞特性、促進細胞再程序化的因子與其機制探討。


b.  由 iPS 細胞分化成肝細胞是可以成為一個良好的藥物篩選平台。目前藥物毒性的測試,多半倚賴肝癌細胞株,然而肝癌細胞株本身已經退分化(de-differentiation)的性質,讓肝癌細胞株失去成熟肝細胞的足夠代謝能力。也因此毒性測試上可能不慎精確。因此,在本研究室,希望開發出以 iPS 細胞由來之肝細胞,除了毒性測試外,也希望將來可以成為再生醫學的平台。


c.  3D 列印之組織工程技術開發: 3D 列印技術可以自由設計細胞外骨架,提供 幹細胞生長與分化所需,也是人造器官立體化的關鍵。本研究是目前以人工肝臟為目標,藉由 3D 列印技術作為組織工程之輔助。

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