回春 30 年!英應用 iPS 再生醫療技術讓皮膚細胞回復年輕模樣與功能

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來自英國巴布拉罕研究所(Banraham Institue)近期研究指出,已研發出可讓人類皮膚細胞「回春」(rejuvenation)30 年的重新編碼技術,且不會影響到細胞原先的功能。儘管目前此技術仍還在早期開發階段,但其抗老、與阿茲海默症、白內障相關的治療潛力將有望為再生醫療創下新歷史!

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利用 iPS 技術重新編碼皮膚細胞的年齡與功能

研究團隊所使用的技術基礎是來自日本京都大學的諾貝爾獎得主山中伸彌(Shinya Yamanaka)教授於 2007 年所研發出的誘導性多功能幹細胞(induced pluripotent stem cell, iPS cell),將具特定功能的人體正常細胞暴露於名為 Yamanaka factor 的分子中,可將其轉化為能發展成各細胞型態的幹細胞,整個流程約需耗費 50 天。

本研究所使用的技術名為「成熟階段重新編碼」(maturation phase transient reprogramming),將老化的皮膚纖維細胞(fibroblasts)暴露於 Yamanaka factor 下約 13 天,使細胞暫時失去其功能,以去除細胞中與老化相關的因子。在待細胞重新回復正常功能後,研究團隊透過基因體分析發現皮膚纖維細胞特有的生物標記因子均重建成功,同時也可觀察到膠原蛋白於細胞內生成。

為確認原老化的纖維細胞成功被「年輕化」,研究團隊還深入測量細胞年齡的兩大指標數值,包含透過基因體中化學物質表現情形來界定年齡的表觀遺傳學時鐘(epgienetic clock),與細胞基因內的轉錄組(transcriptome)表現。根據研究結果發現,重新編碼的細胞與年輕 30 年的細胞特性均相似,顯示此技術成功逆轉老化機制。

研究團隊的第一作者 Diljeet Gill 博士後學生表示:「我們對於分子層面的老化研究在這十年內有顯著的進展,給予了科學家利器來改造人類細胞中的老化機制。」

iPS 技術除了回春,還具有抗老潛力

研究團隊使用的 iPS 重新編碼技術不但能讓皮膚細胞外表看起來更年輕,其細胞功能也能回復到與年輕細胞相同。研究團隊下一步研究方向,將會是深入探討重新編碼細胞的背後機制與潛在風險,目前初步推測應是在重新編碼的過程中,成功去除了確立細胞種類與功能的因子,才能讓細胞回復最初的年輕狀態。

另外,研究團隊還觀察到重新編碼的細胞增生速度較老化細胞快許多,使得此技術將有望用於傷口修復治療;其他與老化相關的基因,例如與阿茲海默症有關的 APBA2,與白內障病程有關的 MAF 等也都在重新編碼的過程中受到顯著的影響,研究團隊認為此技術具有進一步開發相關治療的潛力。

然而,一名幹細胞生物學家 Ben Van Handel 對於此研究卻表示此技術可能將難以應用於臨床,因無法預期重新編碼的細胞是否具有致癌性,也尚無法控制「年輕化」的過程。不過,不可否認的是此研究證實逆轉老化療法待更多開發的潛力。

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參考資料:
1. https://elifesciences.org/articles/71624
2. https://www.babraham.ac.uk/news/2022/04/new-technique-rewinds-age-skin-cells-30-years

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