洞悉 iPSC 產業新趨勢,滿足迫切醫療需求!專訪 RxCell 執行長曾宪敏博士

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承接先前的專題報導和會議精華,在此次基因與細胞治療專題的新文章中,基因線上團隊非常榮幸邀請到身兼新加坡國立大學醫學院客座教授和美國生技公司 RxCell 創辦人暨執行長曾宪敏博士(Dr. Zeng Xianmin)接受採訪。專訪中曾博士不僅談到誘導性多能幹細胞(Induced pluripotent stem cell,iPSC)產業的最新趨勢、也提及 iPSC 治療技術的發展及其臨床益處等重要議題。

訪問開始時,曾博士首先講述了自己投身幹細胞研究領域的經過。在 2000 年於丹麥理工大學(Technical University of Denmark)獲得分子生物學博士學位之後,曾博士就遠赴美國加盟國家衛生研究院(National Institutes of Health,NIH),期間分別在國家老齡研究所(National Institute of Aging)和國家藥物濫用研究所(National Institute on Drug Abuse)的神經科學實驗室從事博士後研究工作,利用當時新興起胚胎幹細胞技術製造多巴胺神經元(Dopamine neurons),藉以開發潛在針對帕金森氏症的細胞置換療法(Cell replacement therapy)。

曾博士於 2005 年遷往加州,加入巴克衰老研究所(Buck Institute for Age Research),並在此啟動幹細胞研究計劃。隨著 2006 年 iPSC 技術的出現,她的團隊也趕上這個新趨勢,開始採用 iPSC 作為細胞來源開發新療法,以及進行疾病建模和藥物篩選。

「有感」細胞治療、打造 iPSC 產業化!專訪中興大學蘇鴻麟教授(基因線上國際版)

善用 iPSC 技術開發新藥,研究藥物毒性

除了研發細胞替代療法,曾博士表示由於 iPSC 在基因組編輯方面具有潛力,故此可在藥物發現方面大派用場。研究人員可以通過基因工程技術對患者的體細胞重新編程(Reprogramming),並將其分化為與特定疾病有關的細胞類型。也就是說研究人員可以從患者身上產生 iPSC,通過使用這些細胞模擬疾病以及研究其機制,從而發掘潛在新藥。

將 iPSC 應用於藥物毒性研究也是業界值得注意的趨勢。傳統上,要研究藥物在給藥後的作用、分佈和毒性,通常都會使用動物模型。然而,如果涉及神經元和心肌細胞等難以複製的細胞時,由於幾乎沒有辦法再現測試結果,就可能會令研究陷入瓶頸。隨著iPSC出現,現在就有可能克服這一障礙。儘管目前美國 FDA 尚未正式批准使用 iPSC 來取代動物模型,但另一方面已經積累了一些研究資料,表明該機構正在積極考慮採用 iPSC 以部分取代動物模型,或至少減低試驗中使用的動物數量。

曾博士本身也有在藥物毒性研究中使用 iPSC,她又表示 RxCell 長期以來一直致力研發阿茲海默症的疾病模型,通過旗下的 iPSC 技術產生星形膠質細胞(Astrocytes)和神經元來研究這種困擾全球數千萬人的神經退化性疾病。她相信隨著限制使用動物研究成為生技產業界的一大趨勢,以 iPSC 替代動物模型將有望日趨普及。

以 iPSC 技術對抗老年眼疾

另一個產業新趨勢是使用 iPSC 生成類器官(Organoid)等 3D 細胞類型,除了直接的細胞置換療法外,也可於藥物毒性研究和疾病監測。對此曾博士以其公司的細胞產品為例來闡明自己的觀點,現時 RxCell 透過衍生出人類視網膜色素上皮(Retinal pigment epithelium,RPE)細胞和視網膜祖細胞(Retinal progenitor cells,RPC),可用於研究老年黃斑部病變(Age-related macular degeneration,AMD)以及涉及感光細胞損傷的視網膜退行性疾病,從而探討其發病機制和疾病惡化的原理。她認為日後甚至有可能開發出包含所需支援細胞的 3D 結構並將之用於移植,有望為治療 AMD 提供新選項。

用幹細胞技術治療神經退化性疾病

昔日曾博士是以研究神經退化性疾病起家,早年在美國 NIH 工作的時候,她的研究團隊已經成功從胚胎幹細胞中培育出多巴胺能神經元(Dopaminergic neurons),並將其移植到以 6-羥基多巴胺(6-hydroxydopamine)引起帕金森氏症的大鼠模型中,從而令受試大鼠的功能得到一定的程度改善或恢復。搬到加州後,她的團隊甚至將生產過程標準化並擴大其規模,又與希望之城醫療中心(City of Hope Medical Center)合作,在中心旗下的 GMP 廠房製造多巴胺能神經元,結果同樣取得成功,再次幫助帕金森氏症大鼠實現功能恢復。

隨著 iPSC 的出現,曾博士和她的團隊將研究重點從胚胎幹細胞轉移到了 iPSC 之上。 為了將這種嶄新的技術轉化為治療產品,她決定走出學術界,成立自己的公司和實驗室,藉以開發和優化與 iPSC 相關的製造工藝和各種檢測方法,推動幹細胞療法的演進。

回顧過去十年,RxCell 開發了 50 多種基因組編輯細胞系,可以模擬帕金森氏症、阿茲海默症和肌萎縮性脊髓側索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis,ALS,俗稱漸凍症)等神經退化性疾病,從而用於致病機制研究、藥物發現和篩選以及研發細胞治療。與此同時,該公司也開發了用於品質控制的檢測方法,並提升了製造過程的效率和規模。

透過 iPSC 療法應付未滿足醫療需求

訪問接近尾聲,曾博士還談到了她期望透過 iPSC 療法來滿足各種未滿足醫療需求的雄心壯志。她強調,由於藉由 iPSC 衍生細胞系的基因組工程技術已經漸入佳境,日後將有望實現個性化醫療(Personalized medicine)。醫療人員可以先從患者身上獲取細胞,然後通過基因組編輯來糾正導致遺傳疾病的突變。接下來再將處理後的細胞分化成所需的細胞類型,再移植回患者體內,也就是說把基因治療和細胞治療二合為一。

曾博士亦寄望日後可以創建出更多具有低免疫原性(Hypoimmunogenic)的 iPS 細胞系(或所謂的「通用細胞系」)。在過去的幾年裡,她的團隊通過結合 HLA 工程和表達新型免疫調節因子,創建了幾種低免疫原性 iPS 細胞系。透過這種經過基因改造的細胞,研究人員可以生成適合不同患者需求的細胞系,並衍生出各種醫學應用,例如直接的細胞置換療法、用於藥物遞送和疫苗遞送的細胞。她甚至想到可將嵌合抗原受體(Chimeric antigen receptor,CAR)和 iPSC 整合到癌症治療之中,從 iPSC 中衍生出 T 細胞和抗原呈遞細胞(Antigen-presenting cells),並將不同的 CAR 與這些細胞結合,藉以開發針對特定腫瘤的 CAR-T 細胞療法。

再者,隨著人工智慧和機器學習等新技術不斷湧現,曾博士相信未來將會開發出越來越多的突破性療法,並且衍生出新的檢測方法以及將製造過程標準化的方法,帶動 iPSC 產業邁向新里程。

延伸閱讀:HLA 超級捐贈者iPS 幹細胞於精準再生醫學之應用

參考資料:
1. https://www.xcellscience.com/retinal-pigment-epithelium-cells
2. https://www.xcellscience.com/products/dopa-neurons

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