「野馬」?「寶馬」!臺灣iPS細胞學家點將錄【會員限定,登入可讀,免費註冊】

撰文記者 吳培安
日期2021-06-21
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15年前,iPS逆天問世,但臨床進展依然披荊斬棘。 臺灣也有一群孜孜不倦的科學家,在經費匱乏下共組聯盟, 誓將這匹多潛能「野馬」馴為下一匹的臺灣生醫「寶馬」! 他們正努力以國際跑速,奔向iPS點亮的細胞再生醫學金字塔……

2006年,山中伸彌發表iPS細胞技術,翻轉了生命不可逆的命運;iPS仿若一匹擁有多潛能爆發力的「野馬」,熱潮從日本向全球奔騰。

但15年來,全世界只有12項iPS細胞進入臨床試驗,尚未有任何療法上市。然而,全球逾70家大大小小的公司,已經搶站產業鏈上摩拳擦掌。

市場預估,全球iPS細胞及相關服務市場,將以11.6%年均複合成長率,從2018年的19.8億美元,成長到2022年的28.2億美元。

發展iPS戰略意義甚於市場,它像在金字塔最頂端,一把火炬點亮人類細胞再生醫學金字塔!日本、美國、歐洲、中國等國無不仍野心勃勃大軍揮進。

在臺灣,儘管科研經費有限,也有一批科學家孜孜不倦埋首研究,他們共組iPS聯盟,積極透過國際合作,轉以人類疾病模型另尋契機,並建置出全球第四大、擁有35種各疾病iPS細胞株庫!

他們誓將iPS這匹「野馬」馴為下一匹的臺灣生醫「寶馬」!正努力以國際跑速,奔向iPS點亮的金字塔……

撰文:吳培安

採訪整理:吳培安、彭梓涵、李林璦、巫芝岳、劉馨香

資料研究:吳培安、彭梓涵

攝影:吳培安、彭梓涵、李林璦、巫芝岳

美術設計:黃黛鵑


2012年12月,日本京都大學科學家山中伸彌(Shinya Yamanaka)站在瑞典斯德哥爾摩演奏廳,在全世界的注視下,從諾貝爾基金會接下2012年諾貝爾生理醫學獎勳章。

2006年,山中伸彌透過「誘導型多潛能幹細胞」(Induced Pluripotent Stem Cell,簡稱iPS細胞),證明了即使是成熟細胞,也能透過重編程(Reprogramming),成為多潛能(Pluripotent)的狀態。

iPS細胞的問世,堪稱逆天,扭轉了人類細胞看似不可逆的命運。震撼了科學界,自此吸引世界各國政府、科學家及產業(包括臺灣)前仆後繼的投注研究及產業資源。

日本政府也在諾貝爾得獎國的桂冠下,於2012年投入300億日圓(約75.4億新臺幣)發展iPS細胞研究,2017年再投入147億日圓(約37億新臺幣),總計超過百億新臺幣,全力加速日本領先世界邁進再生醫學大國的腳步。


山中伸彌近期大幅減少公開露面,深居簡出、沉潛探究iPS細胞更基礎的科學,試圖為諸多仍無法克服的機制問題提出解方。圖為山中伸彌在2019年日本生技大展(BioJapan)中演講。(攝影/巫芝岳)

是「寶馬」,也是一匹「野馬」!

15年過去了,儘管日本如願躋身世界再生醫學強國,從上游到下游完整的再生醫療產業價值鏈,讓各國瞠乎其後,且自2007年起截至目前,日本醫藥品醫療機器總合機構(PMDA)已經核准11項再生醫療產品。

但至今,全球將近131項多潛能幹細胞(包含胚胎幹細胞和iPS細胞)臨床研究中,將iPS細胞當成候選療法的介入性臨床試驗(Interventional Study)只有12項,人們都還沒盼出一個真正獲批准的iPS細胞療法產品問世。(詳見後文)

山中伸彌的光環,也在難以突破的困境現實下,失卻了光彩。日本政府決定將在2022年,終止十餘年來在iPS細胞研發的經費,逼著他帶領京都大學iPS細胞研究所(CiRA),提早在去年2020年4月轉型成立非營利的CiRA基金會,繼續匍匐前進。

山中伸彌在2019年日本生技大展(BioJapan)指出,他認為iPS臨床應用最大的挑戰在於細胞製劑的製造時間與金錢成本,同時,必須維持細胞的品質。

山中伸彌現在也大幅減少公開露面,他深居簡出沉潛探究iPS細胞更基礎的科學,試圖為諸多仍無法克服的機制問題提出解方。

是的,在科學家眼中,「iPS細胞一如它多潛能的狀態,可以分化成所有類型的細胞、能力非常強,是科學家公認的稀世『寶馬』;但同時也是一隻非常桀敖不馴的『野馬』,人類的科技目前還無法優遊自如的駕馭牠。」中央研究院細胞與個體生物學研究所副所長郭紘志形容。

因此,想要iPS成為臨床細胞療法,路,還很長,而且依然荊棘滿佈。

iPS細胞 = 無爭議的「多潛能幹細胞」?

事實上,擁有接近「萬能」的多潛能幹細胞,iPS也並不是唯一一種。

早在山中伸彌2006年發表小鼠iPS細胞、2007年發表人類iPS細胞研究之前,科學界認為最有希望的,其實是1998年James A. Thomson所發表的胚胎幹細胞(Embryonic Stem Cell)。

顧名思義,胚胎幹細胞是取自受精卵所發育成的囊胚(Blastocyst),在實驗室培養而成的多潛能幹細胞。如果加以分化處理,胚胎幹細胞就能夠成為全新的血球細胞、心肌細胞、神經細胞等,為高齡退化性疾病帶來曙光。

然而,因為人類胚胎幹細胞的取得牽涉到囊胚的取得,是道德爭議極高的研究領域。除了婦產科患者志願捐贈、否則難以取得,再加上胚胎幹細胞本身帶有免疫排斥特性,移植胚胎幹細胞很難成為臨床治療的選項。

直到山中伸彌發現,只要將4種關鍵的轉錄因子(Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc)透過慢病毒載體(lentivirus Vector)轉染到人類的纖維母細胞中,就能產生類似於胚胎幹細胞、具有高度分化能力的iPS細胞,而這4種轉錄因子也被後人稱為「山中因子」(Yamanaka Factors)。

就像胚胎幹細胞一樣,iPS細胞同樣具有分化成廣泛細胞種類的能力。自此,科學家將iPS細胞當成無道德爭議的多潛能幹細胞,野心勃勃地將其分化成人體的各種細胞,企盼將iPS細胞潛能帶入臨床應用。


iPS細胞具有分化成廣泛細胞種類的能力,例如神經細胞、造血前驅細胞、神經細胞、心肌細胞等。(圖/Vecteezy)

致癌風險、缺少品管標準 臨床應用安全性憂慮

郭紘志過去在英國、美國執行胚胎幹細胞的研究,一路來,親身見證多潛能幹細胞風潮從胚胎幹細胞轉向iPS細胞的歷史。

郭紘志表示,iPS細胞走向臨床最大的憂慮之一,就是癌症的風險。...