三分鐘認識醫學界新寵──iPS細胞

 

從千年前,秦始皇派遣使者尋找長生藥開始,人就不斷地追求「長生不老」這夢想。至今的科技雖然還不能讓人「青春永在」,但可以汰換舊的或壞掉的器官,這只有在科幻小說電影裡才會發生的事,或許在現實世界將有可能發生。

《幹細胞的未來:iPS細胞的介紹》,是由歐洲幹細胞中心(Europe's stem cell hub)所拍攝的16分鐘小短片。內容介紹的是2012年諾貝爾醫學獎得主山中伸彌教授,如何利用體細胞製作出令人稱奇的iPS細胞。

影片連結:http://www.youtube.com/watch?v=Q9-4SMGiKnE

 

生命體的最小單位──細胞

我們知道,所有的動植物都是由上兆個細胞所組成的,每一個細胞所負責的工作也各自有不同之處。以人類來說,就有神經細胞、肌肉細胞、皮膚細胞等等,我們的器官就是由這些細胞所組成的,再由器官組成一個體。因此,我們會說生物的最小單位是細胞。而這些細胞都是還有個起源細胞,我們稱之為幹細胞

  

 

什麼是幹細胞呢?

當細胞具有自我增生更新以及分化成其他細胞的特性時,我們便將其定義為幹細胞(Stem cell),可以視為組織細胞的起源。幹細胞依功能又可以分成:全能幹細胞(Totipotent stem cell萬能幹細胞(Pluripotent stem cell以及多功能幹細胞(Multipotent stem cell

舉例來說,紅血球、白血球、血小板等血液組織都是來由造血幹細胞分化而來的,而造血幹細胞所屬的就是多功能幹細胞的位置,其只能分化成特定的細胞組織

萬能幹細胞與多功能幹細胞不同之處在於前者有可塑性,簡單來說就是萬能幹細胞能不被限制地分化成多種細胞,是細胞組織的起源。而另外最後一項幹細胞──全能幹細胞,與萬能幹細胞和多功能幹細胞相比,全能幹細胞是能夠分化成完整個體的細胞,受精卵便是屬於此類細胞。

幹細胞存在於我們人體各處,幹細胞已經被發現也被運用到臨床醫學上,而有些仍很神祕地躲在某處還未被發覺。

 

萬能幹細胞與生命

在生理醫學上,其中以萬能幹細胞的研究最受人矚目,而在我們人體內目前被發現到的萬能幹細胞,就是由受精卵發育成的胚胎幹細胞(Embryonic stem cells,簡稱作ES細胞)

許多學家認為儘管目前萬能細胞還無法發育成完整的個體,但可以利用其自我增生及不被限制的分化能力,或許用來治療受損的器官或是神經。不過人體若要使用萬用細胞,就必須採用ES細胞,這讓科技和道德間產生了衝突。

胚胎一詞與「生命」的定義,每個人都有不同的看法。有的人認為,應是要有完整的型態,有呼吸心跳的瞬間,才能算是生命;但有些人認為,當精子與卵結合的那瞬間,就是生命的起源。

對「生命」的定義,讓再生醫學研究曾經一度停擺,許多天主教國家一律嚴禁這項研究。但,幹細胞對於醫學上的幫助卻又不容小覷,到底應該如何在兩者之間取得平衡呢?

直到2006年,在日本京都大學的研究所裡,由山中伸彌教授及其團隊成功製作出人工萬能幹細胞(Induced pluripotent stem cells;縮寫作iPS)。

 

由iPS細胞立下的里程碑

山中伸彌教授認為,既然體細胞是由萬能細胞分化而來的,那麼這些體細胞是否能夠「倒回去」,變回成萬能細胞呢?因此他利用實驗鼠取出一般的體細胞(如皮膚細胞)進行培養,再將四種不同的因子(Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc)導入到體細胞中,接著再利用培養ES細胞的方式培養,最後形成的就是人工培養的萬能幹細胞,iPS細胞。

其中山中教授為了讓體細胞能夠和萬能幹細胞有相同的特性,採用了c-Myc這樣的致癌因子。在過去研究中發現到體細胞的分裂次數是有限的,但是萬能幹細胞卻是無限且不對稱的,而擁有相同特質的便是癌細胞,因此山中教授才會選擇使用c-Myc因子。

iPS細胞與ES細胞最大的不同,在於iPS細胞是來自於體細胞。這樣一來,在細胞培養上就能避開人們顧慮的胚胎細胞採用之問題;另一方面,因為是體細胞來自於取樣者本身,因此未來器官移植就不再出現排他效應,這對於醫學研究是一大幫助。

運用iPS細胞的技術,或許在未來人們真的可以將壞掉的器官淘汰掉,換上一個新的器官,而達到長生不死的境界。

 

  關於iPS細胞,還有更多詳細內容在《長生不老的iPS細胞》中!

 

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