「國際外泌體前瞻研究及創新治療論壇」

諾貝爾生醫獎得主Randy Schekman 解密外泌體分泌機制最新進展

撰文記者 吳培安
日期2024-11-02
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中國醫藥大學、中國醫藥大學附設醫院主辦,國科會及台灣胞外體學會(TSEV)共同主辦之「國際外泌體前瞻研究及創新治療論壇」,聚焦於細胞外囊泡(EV)及外泌體(exosome)的研發與創新,於中國醫藥大學水湳校區盛大登場。(圖/中國醫藥大學提供)

今(2)日,由中國醫藥大學、中國醫藥大學附設醫院主辦,國科會及台灣胞外體學會(TSEV)共同主辦之「國際外泌體前瞻研究及創新治療論壇」,聚焦於細胞外囊泡(EV)及外泌體(exosome)的研發與創新,於中國醫藥大學水湳校區盛大登場,邀請到2013年諾貝爾生醫獎得主Randy Wayne Schekman登台演講。

中國醫藥大學暨醫療體系董事長蔡長海致詞表示,細胞外囊泡在老化、發炎、疾病進展及細胞間訊息傳遞等生物過程中扮演重要角色,未來外泌體技術有機會成為生物製劑發展的核心,為人類健康開啟新篇章。

蔡長海表示,本次能邀請到諾貝爾醫學獎得主擔任主講嘉賓,為中醫大在國際學術界奠定地位,也代表中醫大已經在外泌體技術於精準醫療及再生醫學的應用中累積多項里程碑,未來也將持續推動生技產業、與國際接軌。
 

中國醫藥大學暨醫療體系董事長蔡長海。(攝影/彭梓涵)

本次活動中,中醫大暨醫療體系也展出在外泌體研究及產品開發上的顯著成果,涵蓋了脂肪肝代謝異常、中風、體內嵌合抗原受體T細胞(in vivo CAR-T)等疾病領域。此外,也公開了長聖國際生技布局邁向集團化,開展出聚焦腫瘤治療的聖安生醫、聚焦神經退化性疾病的聖展生技兩家外泌體研發子公司的商業開發布局。
 

Schekman專注解謎細胞間囊泡運輸機制 獲2013諾貝爾生醫獎


Randy W. Schekman現職美國柏克萊加州大學(UC Berkeley)分子與細胞生物學教授。他在2013年與James E. Rothman及Thomas C. Südhof共同獲得諾貝爾生理學或醫學獎,表彰他們發現了囊泡運輸(vesicle traffic)的調控機制,這是細胞內主要的傳輸系統。

Schekman表示,起初這些從細胞排出去的囊泡,被認為是細胞排出不需要的RNA、蛋白質等廢物,後來竟發現它們其實是細胞之間溝通、甚至改變其他細胞的重要途徑,這些研究成果有助於癌症的早期發現,甚至是為癌症的治療帶來新的策略。

近年來,Schekman的研究轉向哺乳類細胞中的生化分析與傳輸,包含了膠原蛋白分泌、自噬體形成(autophagosome formation)和非常規蛋白質分泌(unconventional secretion)。除了EV和外泌體等胞外囊泡,Randy W. Schekman的研究專長與興趣,也涵蓋了幹細胞、胞器組裝、細胞間蛋白質運輸、神經退化性疾病等。
 

2013年諾貝爾生醫獎得主、美國柏克萊加州大學(UC Berkeley)分子與細胞生物學教授Randy W. Schekman。(攝影/彭梓涵)

在臨床研究上,Schekman聚焦於EV生成的分子調控機制,特別是其與特定細胞種類及微小RNA(miRNA)的關聯,以及非常規蛋白質分泌與帕金森氏症之間的關聯。

除了熱衷於基礎科學及臨床研究,Shekman目前也是唐獎基金會(Tang Prize)的國際諮議委員,以及國際帕金森氏症科學聯盟顧問委員會主席,帶領國際合作研究網路不遺餘力。
 

基因編輯細胞共培養系統 解開奈米管路、syncytin關鍵調控角色


在此次演講中,Schekman深入闡述外泌體做為細胞間因子傳遞橋梁的關鍵角色,以及透過量化科學方法,提升外泌體傳遞物質效率的最新研究進展。

Schekman研究團隊發現,外泌體與細胞膜的息息相關。細胞膜遭受化學、生物或物理性損傷、啟動細胞膜修復機制時,溶酶體與多囊泡體會與細胞膜融合,導致外泌體大量分泌,並在受損細胞接收到訊息後,分泌逐漸趨緩。其中,這個過程和Annexin A6、Copine 3兩種蛋白質有關。

Schekman認為,人體內有大量的外泌體與EV,不斷地在細胞內外、不同組織之間穿梭巡迴,例如血管破裂時啟動的凝血機制,以及肌肉在運動過程中收縮、需要排除毒素跟廢物時,都有大量的外泌體參與。不過,這些細胞可能沒有特定的溝通內容,但在需要的時候,就會透過細胞內外特定的受體訊號、回饋機制與小分子物質整合在一起,達成細胞溝通、調節和運輸的功能。

為了更深入了解外泌體的運輸機制,Schekman團隊設計了一種細胞共培養模型,讓Cas9與gRNA能夠與CD63膜蛋白結合,被運送至胞內體和外泌體中,並透過報告細胞譜系(report cell line)中受損N-螢光素酶(N-luciferase)的訊號,來定量外泌體的吸收。
 

左起:中國醫藥大學附設醫院周德陽院長、中國醫藥大學洪明奇校長、論壇主講嘉賓Randy Schekman、中醫大校院務發展委員會執行長鄭隆賓。(攝影/吳培安)
 
Schekman團隊藉此系統發現,Cas9的傳遞可能是透過開口端膜管狀連接介導,稱為奈米管路(nanotubes),且這項過程可能依賴來自細胞的管狀結構與標靶細胞交界處的膜融合。
 
此外,他們也發現,類似病毒的細胞融合蛋白syncytin及其受體,是形成細胞間開口端管狀連接的必要條件,且syncytin亦在腫瘤中表現、可能在腫瘤生長或轉移中發揮作用。因此,對這種傳遞所需的分子機制進行深入解析,可能有助於開發高效的Cas9/gRNA靶向傳遞方法,甚至是有助於癌症的診斷或治療。

不過,Schekman 在接受訪問仍強調,外泌體應用前景廣泛,特別是用於疾病早期檢測,以及用外泌體包覆藥物、靶向傳輸,為精準治療帶來可行方向,但要真正應用到臨床治療,以現在的技術來說還很需要突破。