相信沒人會否定下面的說法”人都愛美、人都怕死、人都不想老”,雖然無發逃離這個循環,但是卻永遠不放棄跳出來的努力。一個新生命的啟始,源於一個精子和一個卵細胞結合所形成個受精卵 (fertilized egg),在經過多次的分化而成為一個胚胎 (embryo),胚胎在母體內充分的成長及發育,最後一個健康胎兒 (fetus) 的誕生。科學家從這個過程中發現了一絲署光,那就是幹細胞。但是你知道什麼是人類幹細胞?幹細胞到底長什麼樣子?來自於何處?它真的哪樣神奇嗎?
在媒體大肆的宣傳下,又有正反兩面的意見也不斷的隔空辯論,加上2001年8月9日美國前總統布希美國小布希總統宣佈有條件的支持人類幹細胞 (human stem cells) 研究,這項決定已經影響未來生物科技發展的方向,使的多數民眾雖然不了解,但是對於幹細胞的興趣卻有增無減。其實科學家早已知道幹細胞的存在,但受限於體外培養技術的關係,無法進行大規模的研究與應用。直到1998年美國威斯康辛大學的James Thompson以及Johns Hopkins醫院的John Gearhart兩位教授,成功地將人類多功能性(pluripotent)的胚胎幹細胞(embryonic stem cell)在體外培養與繁殖,這才開啟了全球對於幹細胞研究的熱潮。
從受精卵到幹細胞
一個小小的受精卵、一顆單獨的細胞,是如何變成一個包含200~300種不同的種類功能,總計約六十億個的細胞,以執行無數生化反應的人?其中的奧妙就是細胞的分裂及分化。受精卵的分裂從一到二,再從二到四,這個過程中產生的四顆細胞都未經過分化,代表都有機會成為一個獨立的個體,因此同卵多胞胎最多只有四個。
但從四個細胞開始分裂到八以後,細胞為了完成不同的功作就開始分化。漸漸的細胞越來越多,份派的工作也越加複雜。就像政府一樣,各部門就有各部門的組織,再從部門內向下作細分,使其能完成完整的生理功能。
幹細胞分為兩大類:胚胎幹細胞與成體幹細胞。胚胎幹細胞取自囊胚(受精卵卵裂的過程中所形成的球形幼胚)裡的內細胞團,而成體幹細胞則來自各式各樣的組織。現階段胚胎幹細胞運用的爭議非常大,所以多數的運用研究都從體幹細胞下手。由於存在的位置的不同,幹細胞就有著不同的分化狀態,所以有不同組織特異性的幹細胞,有著不同的潛力。例如淋巴幹細胞(Lymphoid stem cells)、骨髓幹細胞 (Myeloid stem cells)、造血幹細胞(Hematopoietic stem cells,HSC)或者是間質幹細胞(Mesenchymal stem cells,MSC)等。
幹細胞的功能
這些來自不同部位的幹細胞有什麼特異功能?像是成體幹細胞(adult stem cells)可用在骨髓移植,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。間質幹細胞已被證明,其在體外可被誘導分化成為硬骨骼、脂肪細胞、肝臟、軟骨、肌肉組織細胞,在2002年由美國明尼蘇達大學研究人員發表的成果,發現MSC更可以分化成為神經系統的細胞,2012諾貝爾醫學獎頒給「誘導性多功能幹細胞 iPS」的研究團隊。
由以上介紹可知,未來在細胞療法(cell therapy)、組織工程(tissue engineering)、以及再生醫學(regenerative medicine)上將有無限的發展。未來可用於修復或是更換受傷或是病變的器官或組織,如脊髓索受傷(spinal cord injury)、肝硬化、中風(stroke)、老年性痴呆症(Alzheimer’s disease)、非常惡性的腫瘤如腦與腎臟腫瘤、巴金森氏症(Parkinson’s disease)等。現在醫學上最常見的就是利用骨髓移植治療白血病、地中海性貧血、某些血友病及其他血液及免疫系統的疾病。再加上3D列印技術,已經可以將幹細胞混和膠原蛋白,列印出身體的器官了,將來換器官有可能像換零件一樣容易。
幹細胞的法規與技術
相當多的人們期待幹細胞能夠解決所有的問題,對其抱持著極大的希望。但是真的有那麼美好嗎?幹細胞是萬能的嗎?重點放在法規及技術二個層面。
就技術層次來說,一.現在科學家已經漸漸地掌握到幹細胞的調控,無論是收集、處裡、放大、儲存各類型幹細胞都已經達到可商業運轉的程度。二.來源問題,成人體內都有不同的幹細胞,但是隨著年紀增長,幹細胞的品質及能力將遞減,最好又合法的來源就是臍帶血及胎盤。
臍帶血幹細胞需要經過比對確定無排斥才能使用,同時只能用於血球相關的疾病治療上。而胎盤來源的間質幹細胞(MSC)就不同,它排斥問題低,且可以分化成如肌肉、臟器等多種組織,運用範圍相當的大,是未來發展的主流。在就法規面來說,各國政府對於幹細胞研究的規範迥異,造成某些科學家逐法令而居,或是隱瞞研究成果,這樣都會造成進步的阻礙。
最具爭議性的就是胚胎幹細胞的研究,因為它的來源是胚胎,也是最受宗教界及衛道人士攻擊的焦點。另外幹細胞可能愛化的問題也是衛生單位一直擔心的,所以至今大多數的國家都未正式開放幹細胞治療,只能以臨床試驗做個案申請。
例如2007年台大醫院,完成了一例領先全球訂做救命寶寶的工作。就是一對夫妻的兒子罹患先天性重度地中海型貧血,在找不到骨髓移植的情況下,要再生一個寶寶利用他的臍帶血,來救患病的兒子。但又擔心生出同樣狀況的小孩,所以以人工生殖的方式,得到數個受精卵。醫院在培養受精卵的過程中進行基因篩檢,從中選擇健康的胚胎植入母體,十個月後生下一名健康的救命寶寶。由於同父同母,臍帶血移植產生排斥的現象低,因此成功的拯救了一個小生命。
現在取得間質幹細胞的方法有從成人的脂肪中分離,但質與量都差了些,最好是從胎盤及臍帶血中分離。前些年存臍帶血已廣為人們們接受,但都忽略胎盤的間質幹細胞。因為技術的關係,國內大部分的民間臍帶血保存公司,多停留在臍帶血的儲存,無法提供間質幹細胞的儲存服務。除一般臍帶血儲存服務外,像宣捷、永生、訊聯等公司提供有胎盤間質幹細胞儲存服務,生寶、再生源、尖端、華星等有提供成人周邊骨髓幹細胞儲存服務,甚至有公司提供成人免疫細胞的儲存服務。
結語
幹細胞在這幾年成為熱門的顯學,民眾也慢慢了解幹細胞的觀念,知道這是種可以分裂成各種不同器官的原始細胞。而幹細胞被大眾理解的應用,就是臍帶血裡造血幹細胞。可以了解,幹細胞雖然披覆著一層神祕面紗,但細胞治療的時代已經來臨,雖然說許多研究都還在非常早期階段,距離臨床實務還非常遙遠。但生物科技的發展極為迅速,也許在不久的未來,組織重建不是夢想,”老的慢、活的久、活力旺”會成為常態,真的實現人生七十才開始的古諺。