2008-08-14

[報導] 科學家藉著新的幹細胞株在實驗室中重現疾病

e! Science News 撰,印卡 譯,Fan-Lu Kung 校

一套新的幹細胞株將使研究者得以在實驗室中培養出10種在不同細胞和組織上出現的遺傳性疾病相關組織,好對這些疾病進行進一步的探討。這些疾病包括肌肉萎縮症、幼年型糖尿病、帕金森氏病等等。

由霍華德休斯醫學研究所研究員喬治‧戴利領導的研究團隊已經將取自病患的細胞轉換成具有相同的遺傳錯誤的幹細胞。研究人員將可以利用這些新產生的幹細胞,在培養皿裡重現人體組織形成的過程--正如同在帶有這十種疾病中任一種的病人身上發生的情形一般,這大大地超越了現有的技術。和所有的幹細胞一樣,這些帶著特定疾病訊息的幹細胞無限地生長,同時科學家可以誘導它們發展成為不同類型的細胞。


波士頓兒童醫院的戴利跟來自哈佛大學醫學院、麻省總醫院、和華盛頓大學的研究人員合作創造出這些帶有特定疾病訊息的幹細胞株。世界各地的科學家將可以透過由哈佛幹細胞研究中心資助的核心機構取得這些細胞株。戴利和他的同事於兩千零八年八月七號在《細 胞》(Cell) 雜誌線上版發表了這些帶特定疾病幹細胞株的細節。


「研究人員很早就想要找到一種方法把病患的疾病轉到試管內,將細胞培養成與疾病相關的組織,譬如血液、大腦和心臟。」他說。「現在我們有一個方法正好可以達到這個目的--從病人身上取得可多元發育的細胞,這些細胞可以分化成為任何組織並且永久存活。這使我們用傳統的細胞培養技術便能夠模擬成千上萬種不同的狀況。」


戴利的團隊已經建立了包括杜氏肌肉萎縮症(Duchenne muscular dystrophy)、Becker肌肉萎縮症(Becker muscular dystrophy;)、幼年型(第I型)糖尿病(juvenile-onset (type I) diabetes)、帕金森病(Parkinson's disease)、亨廷頓氏疾病(Huntington's disease)、唐氏症(Down's syndrome)、ADA重症複合免疫不全症(一種俗稱為氣泡男孩症的疾病)、 許氏症(Shwachman-Bodian-Diamond syndrome)(導致骨髓衰竭以及早發的白血病)、高雪氏症(為一種遺傳性代謝障礙,一種脂肪物質會積聚在身體的某些器官中)、以及萊施-奈恩二氏症候 (Lesch-Nyhan syndrome) (一種因為酶的不足而導致體液中積累尿酸的疾病)等幹細胞株。要產生更多的細胞株應該也是辦得到的。

多年來,研究人員一直在實驗室培養人類細胞,企圖以此模擬各種遺傳性疾病,但現有技術明顯地有所不足。直接取自病人身上的細胞在實驗培養皿中通常壽命有限,限制了這樣技術在研究上的應用價值。研究人員轉向那些已經被修改為可以不斷生長的細胞株,但改變細胞成為永生這樣的過程同時也改變了它們的生理性質,讓人對實驗結果可能產生質疑。

最近,戴利的實驗室和其他團隊證明成人細胞可以靠著引入一套遺傳「程序因子(reprogramming factors)」而轉變回幹細胞。為了產生這些帶有特定疾病的幹細胞,戴利和他的同事將從帶有前述十種疾病的患者身上取出的細胞和良性病毒(benign viruses)混合,好將程序因子導入細胞。由此方式產生的幹細胞將帶有贈與者的疾病相關遺傳特徵。


研究人員分離出這些帶有特定疾病的幹細胞後,會對基因進行分析,確認這些幹細胞有與贈與者細胞相同的致病缺陷。研究者也確認這些幹細胞能分化成許多不同的組織類型。

戴利說,在許多情況下,這些新的幹細胞培養比起動物模型可以更可靠地模擬人類疾病。雖然人與老鼠間有極大的遺傳相似性,生理上的差異不可避免地還是會影響疾病在老鼠體內的發展過程。在某些情況下,如人類的唐氏症這樣的遺傳缺陷在老鼠體內就不會導致相同的症狀。因此,人類細胞培養可以補動物模型的不足。

這些帶有特殊疾病的幹細胞最立即的應用,將是在培養皿中重現人類疾病並探究這些疾病在不同組織的發展情形,戴利說。另外,藉由從不同個人身上取得的細胞所產生的不同幹細胞株,將使研究人員得以比較相同疾病在不同人身上的發展差異。這些細胞也將提供一個篩選藥物的基礎,以治療疾病。


較遠程來看,戴利期待這個技術能應用於臨床。例如,科學家可能可以因此而開發出一些新療法,像是用病人自己的細胞,將之重新編碼,修正細胞缺陷後再送回體內。

哈佛幹細胞研究中心將盡快將這些幹細胞株提供給科學界使用,戴利表示。研究中心也將繼續努力,產生帶有其他疾病的幹細胞株。

戴利和他的同事們重新編程成人細胞的技術已經公開,所以其他的研究者也可以產生他們自己需要帶有特殊疾病的幹細胞株。然而戴利警告「幹細胞相當難搞」 「他們不像野草,而是像蘭花一樣,需要你對它們萬般照料。」因此他計畫與其他研究機構合作,幫他們得到他們想要研究的疾病的幹細胞株。


原文出處:e! Science News, August 7, 2008

http://esciencenews.com/articles/2008/08/07/scientists.replicate.diseases.lab.with.new.stem.cell.lines


參考資料:
Disease-Specific Induced Pluripotent Stem Cells 10.1016/j.cell.2008.07.041

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