亞洲首例「主動脈氣管移植」

臺大陳晉興從肺癌投入再生醫學 解氣管重建難題

撰文記者 巫芝岳
日期2022-04-19
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陳晉興長期從事肺癌治療與研究,但他多年來同時投入氣管再生研究,完成亞洲首例「主動脈氣管移植」人體試驗。

國內知名肺癌治療專家陳晉興,為了解決病人氣管重建上的臨床未滿足需求,在臺大推動再生醫學計畫下,領導團隊開發「幹細胞+3D列印人工材質」的仿生氣管,近期,又成功重現法國的組織工程研究,讓亞洲第一例「主動脈組織工程氣管移植」手術,成功在臺大執行。

撰文、攝影/巫芝岳


今年初,臺大醫院宣布完成了亞洲首例「主動脈組織工程氣管移植」手術,這項運用異體「主動脈」作為氣管支架,且可進一步在人體幹細胞的「再生」機制下,形成類似氣管結構的創舉,是近年臺灣在再生醫學史的重大突破。

主持這項計畫的胸腔外科醫師陳晉興,長期從事肺癌治療與研究,是國內相當知名的肺癌治療專家,但他多年來同時投入氣管再生研究,領導臺大團隊。

從人工材料搭配幹細胞的氣管、到異體主動脈組織工程氣管移植等研發,也成功完成第一例人體試驗。

氣管重建/移植艱難 具龐大未滿足需求

陳晉興開門見山表示,「在胸腔外科中,『以外科手術切除部分氣管』是我們常見的一項手術,當病人因為腫瘤或其他疾病,導致氣管狹窄時,就必須切除狹窄部位的氣管,再進行重建。」

陳晉興說,若只是切除氣管一小段,只要將上下段直接接合就好,但如果切除長度太多,就必須用一段外來材料來相接,此時,材料的選擇就相當關鍵。

陳晉興指出,過去已有許多利用高分子材料打造的人工氣管,但由於氣管組成複雜,裝上人工氣管後,也容易有感染、接口處裂開、氣管移位,或身體排斥外來物等問題,因此,效果一直不夠理想。他進一步說明,氣管的構造必須在沒有空氣通入時,仍能保持管狀,因此,必須有軟骨組織支撐,且為了以痰液排除外來異物,內壁必須佈滿有纖毛構造的黏膜細胞;所以,不像食道缺損,可以用腸道或胃部來填補那樣簡單。

而若是考慮用捐贈者器官移植方式,由於氣管周圍有幾十條極細的血管包圍,構造不像心臟、腎臟,有很粗的管道(血管或輸尿管)連接,只要將捐贈者的器官接上血管和輸尿管即可。因此,食道器官移植難度非常高,即便移植成功,病人還得吃一輩子的抗排斥藥物。

不過,近十年來再生醫學、幹細胞技術興起,可說為這項難解的臨床問題,帶來一線轉機。

陳晉興也因為看到這項機會,加上研究經費的挹注下,於是果斷地率團隊全力投入「以再生技術修復氣管」研究。

幹細胞+人工材質仿生氣管 開發難度極高

不過,如同前述氣管的複雜性,要使用再生醫學材料重建氣管,也同樣不容易。

陳晉興分享,約在2011年,瑞典卡羅琳學院(Karolinska Institute)的幹細胞專家—義大利籍醫師Paolo Macchiarini,以患者骨髓幹細胞和鼻黏膜

細胞,與人造的氣管支架共同在體外培養,開發出彷彿真實氣管構造,具有由幹細胞分化出的軟骨,和黏膜上皮細胞的人工氣管,也進行了首例移植到人體的試驗。

「在2011~2014年間,Macchiarini共完成了9例人體...