甯永鑫
三、成體幹細胞(Adult Stem Cells)[7]
成體幹細胞是存留於胎兒和成人組織器官中,但仍保有生長並分化成其他細胞能力的細胞。由於成體幹細胞並沒有涉及倫理上的問題,以及未來用在自體身上也不會引發免疫排斥的困擾,因此已漸漸成為幹細胞研究發展的主流。目前已經從成人組織中發現了多種幹細胞;例如:造血幹細胞、神經幹細胞、內皮原始細胞、骨骼肌幹細胞、間質幹細胞、上皮原始細胞、胰臟幹細胞、肝臟幹細胞、脂肪幹細胞、角膜緣幹細胞、唾腺幹細胞、乳腺幹細胞、週邊血液幹細胞等等[8](參圖四)。
圖四:成體幹細胞的分化圖示
在不同的成體幹細胞中,造血幹細胞(Hematopoietic Stem Cells,HSC)以及間葉系幹細胞(Mesenchymal Stem Cells,MSC)已有多年研究的成果,這兩種幹細胞皆存在於骨髓、嬰兒臍帶血、以及成人周邊血液(Peripheral Blood)中。過去造血幹細胞在重建血液及免疫系統的研究中備受重視,間葉系幹細胞的研究與臨床應用,則在近年來吸引了許多的注意力。國內的慈濟醫院早在2002年就成立了「骨髓幹細胞中心」,這幾年共完成了超過一千件的配對成功及移植案例。[9]再者,美國最新的一份研究顯示,從孕婦子宮內的羊水中找到人類幹細胞,也能培養出肌肉、血管和肝臟細胞等人類器官組織,其分化能力幾乎和人類胚胎幹細胞一樣,這份研究認為,羊水中的幹細胞在培養人體組織和器官上的可用性,幾乎可以媲美胚胎幹細胞[10](參圖五)。
圖五:目前所發現的成體幹細胞及其所在位置
造血幹細胞 週遭血液、骨髓、臍帶血 神經幹細胞 海馬體及下視丘 內皮原始細胞 血管內壁 骨骼肌幹細胞 骨骼肌 間葉幹細胞 骨髓、臍帶血 上皮原始細胞 皮膚及消化道 胰臟及肝臟幹細胞 肝臟、胰臟 脂肪幹細胞 身體各處 |
過去一般認為,成體幹細胞不具有跨器官/組織分化的可塑性(Plasticity)能力,這些成體幹細胞並不像胚胎幹細胞一般,能特化出生物體中所有的細胞類型,它們的進一步特化是比較有限的,譬如造血幹細胞只能進一步分化成各式血球細胞。但隨著近年來對於幹細胞的研究與了解快速增加,成體幹細胞也被證實,能夠在適當的培養條件下,分化成為不同的組織與器官的細胞。一些科學報告顯示,科學家似乎找到了調控成體幹細胞之所以會特化成各種細胞的重要關鍵之一,是在於這幹細胞的周圍環境;它會隨著周圍細胞的種類,而特化成該種細胞。根據2000年10月份的期刊《The Journal Nature Neuroscience》所載,一個義大利的神經科學研究小組,發現幹細胞與其周圍細胞的細胞膜之間接觸(Membrane Contact)所引起的訊號,能導致幹細胞特化成與其周圍細胞相同的細胞類型,此研究小組在細胞培養及動物實驗中已成功地將腦中的幹細胞誘發培育成骨骼肌(Skeletal Muscle)[11]。
目前已有許多國家正在進行成體組織的幹細胞複製,希望能達到複製病人所需的組織或器官,例如擷取病人的肝臟或眼角膜細胞為病人複製幹細胞培養新的組織或器官。另外,在今年又有一批科學家,注意到脂肪與骨髓皆出於胚胎的中胚層分化而成,便試著以捐贈者的脂肪處理過後產生幹細胞的實驗,將幹細胞放入特殊成份的培養液中,使其分化成為體細胞,形成軟骨、肌肉、骨骼等組織。而且,在半磅的脂肪中,就能產生五千萬到一億個幹細胞[12]。這對成體組織的幹細胞研究無疑是提出了一強而有力的證明:從事幹細胞研究,並不只能以破壞胚胎而取得胚胎幹細胞的不道德方式進行實驗;事實上,仍有許多合乎道德的方法,可取得幹細胞以進行研究!
另一方面,人類的成體幹細胞研究已經在臨床治療疾病上佔有一席之地,例如以骨髓移植治療血液及免疫系統的疾病,或是重建接受癌症化學治療病患的整個造血與免疫系統。根據2006年的一份研究報告《Adult Stem Cell Success Stories-2006》[13]指出,成體幹細胞已經成功的治療超過70種以上的疾病與傷害,而胚胎幹細胞至今仍無法在人體臨床實驗中使用。另一份統計報告《Check The Score: Adult Stem Cells Vs. Embryonic Stem Cells Benefits In Human Patients》,截至2007年四月十一日,也已列出了73項成體幹細胞在臨床治療上獲得成功的疾病與傷害,包含癌症、自身免疫系統疾病、心血管疾病、眼疾、免疫不全、中樞神經退化及傷害、貧血及其他血液疾病、外傷、代謝失調、肝臟及膀胱病變等[14](參圖六)。簡言之,目前在人類臨床醫療的成果上,成體幹細胞vs.胚胎幹細胞是73:0!
圖六:臨床上成體幹細胞移植可治療之疾病
疾 病 | 可移植之成體幹細胞 |
腦中風 | 神經幹細胞 |
脊髓損傷 | 神經幹細胞 |
阿茲海默症 | 神經幹細胞 |
巴金森氏症 | 多巴胺性神經元幹細胞 |
白血病 | 造血幹細胞 |
心臟疾病 | 心肌幹細胞 |
視網膜黃斑部病變 | 視網膜幹細胞 |
骨關節炎 | 軟骨幹細胞 |
糖尿病 | 胰島幹細胞 |
化學灼傷等眼睛輪狀細胞缺乏 | 眼睛輪狀幹細胞 |
……… | ……… |
(未完待續)
[7] David A. Prentice, “Appendix K:Adult Stem Cells”, In Monitoring Stem Cell Research, (The President's Council On Bioethics,Washington, D.C., January 2004), 309-346, http://www.bioethics.gov/reports/stemcell/pcbe_final_version_monitoring_stem_cell_research.pdf ; Family Research Council’s Center for Human Life and Bioethics, The Facts About Adult and Embryonic Stem Cells, http://www.frc.org/get.cfm?c=CENTER_LIFE; Wolfgang Lillge, M.D., “The Case for Adult Stem Cell Research”, in 21st Century Science and Technology magazine, Winter 2001-2002, http://www.21stcenturysciencetech.com/articles/winter01/stem_cell.html; Religious Tolerence.Org., What about adult stem cells? http://www.religioustolerance.org/res_stem12.htm
[8] PRENTICE, “Adult Stem Cells”, 314-328.
[9]參閱「慈濟骨髓幹細胞中心」, http://www2.tzuchi.org.tw/tc-marrow/index.htm
[10] Paolo De Coppi, Georg Bartsch Jr, M Minhaj Siddiqui, Tao Xu, Cesar C Santos, Laura Perin, Gustavo Mostoslavsky, Angéline C Serre, Evan Y Snyder, James J Yoo, Mark E Furth, Shay Soke and Anthony Atala, “Isolation of amniotic stem cell lines with potential for therapy”, Nature Biotechnology, 2007:25, 100 – 106.
[11]Rossella Galli , Ugo Borello, Angela Gritti, M. Giulia Minasi , Christopher Bjornson , Marcello Coletta, Marina Mora , M. Gabriella Cusella De Angelis, Roberta Fiocco, Giulio Cossu and Angelo L. Vescovi. Skeletal myogenic potential of human and mouse neural stem cells, Nature Neuroscience 3(10), 986-991 (2000).
[12]Patricia A. ZUK, Ph.D., Min ZHU, M.D., Hiroshi Mizuno, M.D., Jerry Huang, B.S., J. William Futrell, M.D., Adam J. Katz, M.D., Prosper Benhaim, M.D., H. Peter Lorenz, M.D., and Marc H. Hedrick, M.D., Multilineage Cells from Human Adipose Tissue: Implications for Cell-Based Therapies, Tissue Engineering, Volume 7,number 2, 2001, 211-228.
[13] Sarah Kleinfeld, David Prentice and Bill Saunders,“Adult Stem Cell Success Stories – 2006”, Insight, Family Research Council, August 29, 2006, http://www.frc.org/get.cfm?i=IS06H01.
[14] Do Not Harm: The Coalition of Americans for Research Ethics, “Check the Score: Adult Stem Cells vs. Embryonic Stem Cells Benefits in Human Patients,
http://www.stemcellresearch.org/facts/treatments.htm; also see“Peer-Reviewed References Showing Applications Of Adult Stem Cells That Produce Therapeutic Benefit For Human Patients” http://www.stemcellresearch.org/facts/asc-refs.pdf.
http://www.stemcellresearch.org/facts/treatments.htm; also see“Peer-Reviewed References Showing Applications Of Adult Stem Cells That Produce Therapeutic Benefit For Human Patients” http://www.stemcellresearch.org/facts/asc-refs.pdf.