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學術探奇

補心大法

李嘉豪研幹細胞修復受損心

透過中大胚胎學家李嘉豪教授實驗室的顯微鏡,你會看見撲通撲通跳動的人體心臟組織。而這些組織是他一手造出來的。

李教授成功以幹細胞製造人體組織,有望進一步生成具特定修補功能的組織,用於修復心臟及肝臟這兩個最重要的器官。

心臟補丁現時只能在體外小規模生產。李教授抽取皮膚細胞,以化學方法加以「訓練」,使之繁衍出能變成身體任何一種細胞的超能幹細胞。

至於把這樣的組織移植到病人身上,還有很長的路要走。一來得仰賴技術高超的外科醫生,二來,細胞本身也是個問題。它們必須潔淨無比,才不會令病人受感染;再者,於體外製造的心臟細胞,其收縮頻率很可能異於體內的心臟。

跳躍中的人造心臟補丁

李教授承認,使用培育出來的心臟細胞有可能引起反效果。「訓練不當的話,它們會變得有害,演變成癌細胞。」最壞的情況是,那些本應成為心臟細胞的超能幹細胞變成另一種組織,例如骨頭。

李教授創立公司 Stapworks Stem Cell Ltd,將此先進的專利發明商品化,售賣套件給研究員和臨床醫生,讓他們透過皮膚裏的纖維母細胞,製造所需的超能幹細胞。

再生醫學發展一日千里,科學家亦嘗試在培養皿中再造軟骨組織,用來醫治因老化引起的膝關節問題。

人體的幹細胞隨年紀增長漸難複製。李教授說:「如果可複製老年人的幹細胞,那等同覓得回春仙丹。」他笑了起來:「我也希望可以複製自己呢。」

3D生物打印幹細胞補丁

李教授曾嘗試重覆一名日本科學家的研究實驗,其聲稱可藉酸浴把皮膚細胞轉為幹細胞,結果證實那只是一個謊言,研究遭撤回。雖然如此,李教授卻也在一次試驗中發現了甚低水平的幹細胞基因表現。當時他有預感,這種表現可經由特定的細小分子加以促進。

他猜對了,並成功促進 Oct4、Sox2 和 Nanog 的基因表現,這三種基因均與製造超能幹細胞有關。李教授解釋:「那些基因一經表現,你知道那就是幹細胞。」

超能幹細胞就好比問題少年,既有無限發展潛力卻也頗難駕馭,須小心誘導,才有機會成為好細胞。因此,研究員更喜歡使用專能的成體幹細胞,縱然潛力有限,但起碼受控,想它變成骨頭組織就不會變成肌肉組織。

成體幹細胞一般複製五十代後就進入細胞衰老,而超能幹細胞則幾乎可永不休止地複製,也就是說,向 Stapworks 公司買一份套件,便可供實驗室長久使用。

李教授任職中大生物醫學學院,同時也和中大外科學合作,研究利用幹細胞製造耳朵軟骨,以治療本港大約二十名耳朵不成形的小耳症兒童。研究可望成功,現時的3D生物打印機已可印製耳朵,進而移植到孩子身上。

目前,再生醫學的基礎科學正發展得如火如荼。李教授的研究正處於開發原始模型階段,接下來將進行概念驗證。人造組織的實際應用多不勝數,前景一片光明。

倘中英文版本出現歧義,概以英文版本為準。

 

本文出自中大主網頁(2019年6月)

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李嘉豪 再生醫學 幹細胞 心臟病 小耳症 組織工程學 生物醫學 生物醫學學院 外科學系 教授