日本東京科學大學(Institute of Science Tokyo)與美國史丹佛大學(Stanford University)聯合研究團隊於6月在國際權威期刊《Cell》發表突破性研究。研究團隊首次揭示胚胎早期先天免疫系統清除外來細胞的關鍵機制——命名為「異種吞噬(Xenophagocytosis)」，並提出有效阻斷該機制的全新策略。這項成果提升了供體幹細胞在異種胚胎內的存活率，為克服跨物種器官培育的生物學障礙、解決全球移植器官短缺危機邁出關鍵一步。

首次揭示胚胎早期異種吞噬機制

器官移植長期面臨供體器官嚴重不足的嚴峻挑戰。科學界過去嘗試利用「囊胚補充技術(blastocyst complementation)」，將幹細胞注入另一個物種的胚胎中，期望在動物體內培育出可供人體移植的器官。然而，這項技術過去一直受限於供體幹細胞在異種胚胎發育早期極易被清除、存活率極低的瓶頸。

由東京科學大學特聘名譽教授中內啓光(Hiromitsu Nakauchi)領導的研究團隊，在觀察大鼠與小鼠的異種嵌合體胚胎時發現，當大鼠幹細胞進入小鼠胚胎的異種環境後，會因細胞壓力導致原本隱藏在細胞膜內側的「吃我(eat-me)」訊號——磷脂醯絲胺酸（Phosphatidylserine）暴露於細胞表面。

研究團隊發現，此時小鼠胚胎早期的原始巨噬細胞，會透過Axl受體辨識該訊號。在後天獲得性免疫系統建立之前，這群巨噬細胞就會選擇性將健康的大鼠供體細胞視為異物進行吞噬，這一過程被團隊定義為「異種吞噬」。

多重策略阻斷排斥 成功提升嵌合率與器官培育率

為突破這道維護物種界線的天然屏障，研究團隊開發出多種互補的阻斷策略。其中包括透過基因工程清除宿主胚胎中的巨噬細胞，或是破壞Axl受體的訊號傳導路徑，藉此降低宿主細胞清除外來細胞的能力。

研究團隊在實驗中證實，當成功抑制異種吞噬機制後，大鼠幹細胞在小鼠胚胎中的存活率大幅提高，且在小鼠體內成功培育出大鼠胰臟的成功率獲得顯著提升。

進一步的實驗更顯示，團隊在人類與小鼠的異種嵌合體中也觀察到相同的免疫排斥機制。當減少宿主小鼠的巨噬細胞後，人類供體幹細胞的植入狀況與長期存活率皆得到實質改善。

這項發現填補了科學界對胚胎早期維持物種完整性之先天免疫機制的認識空白。研究團隊指出，未來將深入探討異種環境如何引發細胞壓力，並結合幹細胞與器官再生技術，持續朝向在大型家畜動物體內穩定培育可供人體移植器官的目標邁進。

資料來源： https://www.eurekalert.org/news-releases/1138344

(編譯/實習記者洪翊程)