半導體結合再生 打入關鍵自動細胞製程

iPS鼻祖郭紘志「用細胞做機器人」 打造「類組裝體」平台

撰文記者 李林璦
日期2022-06-16
中研院細胞與個體生物學研究所副所長郭紘志是國際發展iPSC類器官的翹楚之一。(圖/本刊資料中心)

中研院細胞與個體生物學研究所副所長郭紘志不僅是全臺第一個真正誘導出iPS細胞的實驗室,是臺灣iPS細胞研究的開山鼻祖,也建構了全臺最完整、最大的人類疾病iPS細胞庫 (diseased iPSC bank)。近年,他更在器官晶片(類器官)上的專研,讓臺灣在iPSC類器官研發上,躋身國際翹楚之一!展望未來,郭紘志認為,臺灣優異的半導體資源,正可以與再生醫療相結合,打造出關鍵細胞自動化製程工具,讓臺灣掌握再生醫療先機。

撰文/李林璦


在2018年通過《特管辦法》後,細胞治療、再生醫療成為火熱的議題,目前正在推進的再生三法,都在在顯示,不遠的未來,再生醫療可能與你我的生活息息相關。

你可曾想像過,藥物進到體內後,是如何治療人體並影響全身器官的呢?再生醫療不僅可用在治療疾病,也可利用iPS細胞製成器官晶片(Organ On A Chip,又稱為類器官(Organoids)),在微小的晶片上再現類似人體器官的組織結構,模擬器官的功能,可從中了解器官的形成、發育,以及器官之間的交互作用,當然,也可以用來做為模擬藥物對於人體器官的影響與效果。

中研院細胞與個體生物學研究所副所長郭紘志,正是國際發展iPSC類器官的翹楚之一!

他是全臺第一個真正誘導出iPS細胞的實驗室,也建構了全臺最完整、最大的人類疾病iPS細胞庫 (Diseased iPSC Bank),至少有25種以上不同種類的疾病,包含漸凍人症、阿茲海默症、亨廷頓舞蹈症(Huntington's Disease, HD)、代謝性疾病、遺傳性心臟疾病、眼部疾病、癌症等等,並且囊括各疾病中的不同基因突變的亞型,堪稱是臺灣iPS細胞研究的開山鼻祖。

用細胞作一台機器人「類組裝體」尋眼科基因療法

郭紘志表示,在胚胎發育時出現的全能性幹細胞(Pluripotent Stem Cells),具有在體外或體內分化成各種細胞的能力,其分化的細胞可提供做為更新修復受傷或帶有病徵細胞的來源。此外,加上基因編輯技術和iPS細胞技術,可製造出類器官,成為體外模擬基因治療效果的平台,並作為藥物篩選的平台。

目前,郭紘志已利用iPS平台,建構出多種人類神經退化性疾病的類器官模型,成為體外模擬基因療法效果的平台,他指出,「因為並不是每一種基因造成的疾病都可以運用基因轉殖鼠來模擬。」

他舉例,在與臺大醫院眼科部主治醫師陳達慶的合作中,就利用iPSCs與prime editing基因編輯技術建立帶有遺傳性眼部病變疾病之細胞平台,並利用此平台分化出視網膜色素上皮細胞、視網膜感光細胞與類視網膜神經節細胞(iPSC-Derived RGC-Like Cells),來作為視神經病變體外藥物研發與藥物篩檢的平台。

「我們將不同的類器官結合起來,例如將眼睛結合大腦,便可觀察眼睛類器官感光後,訊號如何傳遞到大腦;就像是用細胞在作一台機器人,眼睛就是感光元件,連結到網路系統後,傳到訊號到接受元件上。」郭紘志生動地解釋類器官之間如何連結成為系統。

他進一步指出,這樣利...