第 389 期

健康知識
魚與熊掌可以兼得？！—避開倫理爭議，人類纖維母細胞可直接轉換成多系血液前驅細胞
Direct conversion of human fibroblasts to multilineage blood progenitors

能夠將成體細胞（adult cells）轉化成其他類型的細胞，是生醫科學家們的夢想之一。從而也可避開因使用胚胎幹細胞（embryonic stem cells）所衍生的一些倫理道德上的爭議。2010年11月初，加拿大安大略省麥克馬斯特大學（McMaster University）的研究團隊表示，已經能夠將人類皮膚細胞轉換成人類血液細胞，而且將此發現發表於國際知名科學期刊Nature上，從而引起廣泛的討論。意味著在不久的將來，手術時所需的血液供給、癌症治療或其他血液疾病的治療上（如貧血等），將都能夠使用患者本身的皮膚細胞來製造血液，提供輸血。相關臨床試驗最快將在2012年開始進行。該研究團隊也表明此發現為一項細胞「直接」轉型技術，不需再把皮膚幹細胞先轉成具有分化為多種細胞組織潛能的萬能（pluripotent）幹細胞（稱為「誘導式萬能性幹細胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）」），然後才轉成血液細胞；利用此技術直接從皮膚細胞轉成血液細胞將可繞過幹細胞的中間步驟。

為了製造血液前驅細胞（blood progenitor cells），研究團隊從幾位志願捐贈者身上採集提取皮膚纖維母細胞，然後用帶有oct4基因的病毒去感染這些細胞，並培養在有用特定細胞激素（cytokines）處理之培養液中。在這些細胞裡，有部分呈現出像造血細胞（haematopoietic cells）的圓形細胞形態及泛人類造血細胞CD45標記（CD45+）之表現。


OCT4為哺乳動物胚胎早期發育的重要調節轉錄因子之一，只表現在具有全能性（totipotent）的細胞，而不表現於任何已分化之成體細胞中。也是少數之中，可使纖維母細胞重新回到具有分化能力幹細胞（iPS cells）的山中因子（Yamanaka factors）之一。研究團隊發現，沒有證據能證明他們所轉換出來的血液前驅細胞有經歷過胚胎階段。研究顯示，這些細胞的基因表達模式並不像那些胚胎幹細胞，而且也沒有像萬能性的細胞會在小鼠體內形成畸胎瘤（teratomas）的特徵（圖一）。這些從纖維母細胞衍生之獨特細胞可形成粒細胞（granulocytic）、單核細胞（monocytic）、巨核細胞（megakaryocytic）與紅血球（erythroid）之細胞譜系，且顯示有體內移殖（in vivo engraftment）之能力。研究團隊也注意到成體造血程序（adult haematopoietic programs）已被活化，與避開了萬能細胞階段直接生成血液細胞相符；有別於胚胎程序活化時，血液細胞之生成需經由萬能幹細胞；況且，所形成之細胞為成熟的功能性血液細胞，不是胚胎血液細胞。這些結果除了顯示人類纖維母細胞可回復到多能性潛能（multipotency），更對於細胞再程序化（reprogramming）的自體細胞替代療法（autologous cell-replacement therapies）也提出了一個替代方案，以避免因使用人類萬能幹細胞所衍生之相關難題。

然而，轉換後的細胞並非沒有缺點。這些細胞不同於iPS細胞與胚胎幹細胞，在實驗室裡並不能輕易地被繁殖，因此如需生產大量細胞於應用上時，將有其困難度；再者，這些細胞還未測試於人體之中。研究人員仍然有許多研究工作和重要問題要持續進行及解決。詳細及完整研究內容可參考下列資料。

參考資料：
1. Szabo, E. et al. Nature 468: 521-526. doi:10.1038/nature09591 (November 2010).
2. Cellular “alchemy” transforms skin into blood by Ewen Callaway. Nature. doi:10.1038/news.2010.588; published online 7 November 2010. Last visited on December 28, 2010.
3. McMaster scientists turn skin into blood. McMaster Daily News; published online 8 November 2010. Last visited on December 28, 2010.
《文：編輯中心劉盈秀編譯；圖：Nature第468期期刊封面；圖一：參考資料（1）插圖Fig. 2e》