《2022年台灣再生醫學學會學術研討會》

創新材料、基因技術助攻再生醫療!細胞支架、CRISPR幹細胞、3D列印敷料吸睛

日期2022-03-21
創新材料、基因技術助攻再生醫療!細胞支架、CRISPR幹細胞、3D列印敷料吸睛 (攝影/吳培安)

近(19)日,台灣再生醫學學會舉辦的年度學術研討會中,邀請多位國內、外的組織工程、幹細胞專家,分享其在再生醫療材料基礎研究、或動物研究上的最新成果。主講專家包括:筑波大學教授陳國平、清華大學化工系教授胡育誠、國衛院細胞及系統醫學研究所顏伶汝研究員,以及日本東北大學材料加工系山本雅哉(Masaya Yamamoto)、南韓慶北大學教授Jeong Ok Lim等。

陳國平:人工+天然材料創新細胞支架 成關節炎、乳癌新療法


筑波大學教授陳國平。(攝影/吳培安)

筑波大學教授陳國平分享了其結合人工和天然材質,開發創新組織再生材料上的研究成果。其團隊進行各項不同組織支架(scaffold)的研究,有望用於退化性關節炎(OA)、癌症等治療。

其研究發現,由於間質幹細胞(MSC)分化為骨骼細胞的過程中,細胞外基質(ECM)的成分會不斷地複雜變動,因此,透過將每個分化階段的ECM取出,就能進一步幫助製造出能模仿骨骼ECM微環境的支架(PLGA-collagen-ECM composite scaffolds),未來可望發展成修補骨骼的材料。

他也分享,其組織支架透過將支架結合光熱療法(photothermal therapy),用於乳癌治療上的研究。透過該項具有良好光熱轉換效率(photothermal conversion efficiency)的「黑磷奈米層片」(black phosphorus nanosheets)材質支架,可成功除去小鼠乳房中的腫瘤細胞;且該支架再放入間質幹細胞,又能進一步幫助脂肪生成(adipogenesis),重建乳房內的脂肪組織。

胡育誠:CRISPRai系統控制幹細胞分化、mRNA「自我擴增」加強疫苗療效


 清華大學化工系教授胡育誠。(攝影/吳培安)

清華大學化工系教授胡育誠,以結合CRISPR inhibition (CRISPRi)與CRSPR activation (CRSPRa)兩技術的「CRISPRai系統」,透過Cas9來操控基因表現。其使用脂肪衍生的幹細胞,以CRISPRai同時活化促進軟骨細胞分化的Sox9基因,並抑制促進脂肪細胞分化的PPAR-γ基因,就能有效讓脂肪衍生的幹細胞分化為軟骨,進一步運用於頭蓋骨再生。

此外,在mRAN疫苗方面,他們利用「自我擴增mRNA」(self-amplifying mRNA, saRNA)技術,透過讓RNA帶有能促進其自身複製的基因,進一步強化目標的RNA效果。

在由病毒感染豬隻的「繁殖與呼吸症候群」(PRRS)中,實驗顯示其產生抗體的速度,能比現有疫苗更快,因此對幼豬的保護力可望更佳;此外,其誘發的干擾素-γ更高、對疫苗的「廣效性」也更佳。

山本雅哉:智慧生物材料改良細胞球體培養 克服缺氧易壞死挑戰助篩藥


 日本東北大學材料加工系山本雅哉。(攝影/巫芝岳)

日本東北大學材料加工系山本雅哉教授,其研究團隊透過能對添加糖質產生反應的水膠微粒(sugar-responsible hydrogel microsphere),能在三維細胞球體(cell spheroids)培養中增加細胞空隙,讓細胞球體克服易缺氧壞死的挑戰,使得存活時間可持續長達21天,或是從微粒釋放出特定的生長因子。

山本雅哉表示,三維細胞球體除了再生醫學研究,也可以應用在體外腫瘤或疾病模型的藥物篩選,評估效果會比在培養皿上培養的單層細胞來得更好;其團隊也發現若在細胞球體培養過程中添加特定微粒材質,還能將特定成分遞送到細胞中的粒線體內,或是促進細胞凋亡。

顏伶汝:不同組織衍生MSC特性差異大 籲細胞治療基礎研究應完善


 國衛院細胞及系統醫學研究所顏伶汝研究員。(攝影/吳培安)

國衛院細胞及系統醫學研究所顏伶汝研究員分享,其團隊針對異體間質幹細胞(MSC)研究發現,不同組織來源的MSC特性差異可能相當大,例如從胎盤而來的MSC (P-MSC),IL-1beta表現高。在腸道感染的小鼠模型中顯示,P-MSC可抑制T細胞增殖外,還會提升其多核型白血球(PMNs)數量,改善小鼠存活率。

他們也進一步將P-MSC,和來自骨髓的BM-MSC比較,發現BM-MSC會促進小鼠B細胞產生,而P-MSC反而會抑制B細胞增殖。

因此,顏伶汝表示,除了MSC來源差異,就可能造成極大影響外,由於活細胞特性複雜,且細胞提供者(donors)的差異、製程影響等都會造成細胞治療開發的挑戰;她強調,應更重視這些療法在基礎科學機制上的研究,以及臨床前試驗。

Jeong Ok Lim:創新3D列印貼片 胜肽助傷口修復、不易留疤


南韓慶北大學教授Jeong Ok Lim。 (攝影/吳培安)

南韓慶北大學教授Jeong Ok Lim,分享了其以3D列印的水凝膠材料,促進傷口修復的研究。她表示,目前在3D列印生物材料上的一大挑戰,是「生物墨水」(bio-ink)材料的發展仍相當有限。

因此,其團隊先是合成了甲基丙烯酸明膠(GelMA),並藉由模仿血管內皮細胞生長因子(VEGF)的胜肽片段來建構出這項「GelMA-VEGF」水凝膠材料,作為生物墨水列印。

他們將該材料列印為片狀(patch),其具有足夠的穩定性、吸水性,不但生物分解性(biodegratation)與無添加胜肽的GelMA相似,拉伸強度也比無添加胜肽的版本更好。此外,豬隻試驗也顯示,相較於使用現有的人工皮敷料duoDERM®,GelMA-VEGF對表皮傷口修復的速度更快、傷口處膠原蛋白的表現也較高、較不容易留下疤痕。

(報導/巫芝岳、吳培安)