今年1月，澳洲墨爾本皇家理工大學(RMIT)發表再生醫學創新研究成果，研究團隊發現，利用高頻聲波可將間質幹細胞(MSC)快速且有效率地轉變成骨細胞，且成本便宜、操作簡便，有望顛覆骨再生治療困難的現況。這項研究發表在《Small》。
 
骨骼再生療法的重大挑戰之一，是需要大量的骨細胞，且在植入後能夠在患部順利存活。截至目前為止，將成體幹細胞轉變成骨細胞的過程相當複雜，設備也很昂貴，難以大規模生產，使得廣泛的臨床應用變得不切實際。
 
此外，目前雖然也有臨床試驗，試圖利用患者骨髓抽出的幹細胞來再生骨骼，但對患者來說，這項治療過程相當痛苦。若能以其他細胞種類替代，將能夠大幅減輕患者的負擔。
 
在此研究中，他們證明了高頻率(MHz範圍)聲波形成的機械性刺激，只要施予短期刺激就能帶來長期效應，刺激人類的間質幹細胞(MSC)往成骨細胞譜系(osteoblast lineage)分化。
 
他們也發現，每日刺激10分鐘、持續5天以上施以10 MHz的聲波刺激，能將培養皿中的幹細胞轉變成骨細胞，且顯著提升早期成骨生物標誌RUNX2、COL1A1，以及晚期生物標誌骨鈣素(osteocalcin)、骨橋蛋白(osteopontin)持續增加。
 
研究團隊表示，如果在將幹細胞鋪到植入物表面或是注射到人體前，利用聲波將幹細胞轉變成骨細胞，且相較於過往的操作流程，變得簡單且快速，可以省下數天的時間，也不需要任何誘導骨生成的藥物。
 
共同領導此研究的Leslie Yeo教授，其研究室研發出能夠產生高頻率聲波的晶片，並藉此研究10 MHz以上的聲波對不同物質的影響，以及如何應用在精準操控細胞、液體或材料上。
 
Yeo表示，這種晶片能將正確的壓力加諸在正確的位置上，且成本便宜、使用方便，能輕易地大規模處理細胞，這對組織工程來說相當重要。下一步，他們將會研究如何擴大此平台的規模，開發能夠有效驅動幹細胞分化的生物反應器(bioreactor)。
 
參考資料：
https://www.rmit.edu.au/news/all-news/2022/feb/sound-waves-stem-cells
 
(編譯/吳培安)