淺談iPSC | 什麼是誘導型多潛能幹細胞

前言、

我們都聽過女媧能夠任意捏造不同外貌和個性的人類的故事。但在現實世界裡，是否可能捏造或改造一個生命體呢？2006年，日本科學家山中伸彌及其研究團隊利用四個關鍵轉錄因子——Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4（簡稱OSKM，即「山中因子」），成功誘導細胞回到多能性狀態，從而形成誘導性多功能幹細胞（iPSC）。這項技術只需要少量人體檢體，不涉及胚胎的破壞，大大推動了再生醫學、細胞治療和藥物研發的發展。

什麼是iPSC誘導型多潛能幹細胞是什麼？？

誘導型多潛能幹細胞（induced Pluripotent Stem Cells，iPSC）是指對成熟體細胞（如皮膚或血液細胞）進行重新編程（reprogramming），人工誘導它轉化成到有類似胚胎幹細胞功能的「多功能幹細胞」。日本科學家山中伸彌的研究團隊發現，通過引入特定的轉錄因子（如Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4），可以使成體細胞回到多能性狀態，從而形成iPSC。而這項技術最大的優勢就是解決了胚胎幹細胞中的倫理道德問題。

< 延伸閱讀：衛生署福利部 iPSC誘導性多功能幹細胞是什麼？>

iPSC的優勢：

• 易於獲取：僅需少量皮膚或血液樣本。
• 無倫理爭議：不涉及胚胎的破壞。
• 個性化潛力：細胞來自於患者自身，降低了免疫排斥風險。

iPSC的再生醫學應用：從皮膚再生到心肌修復

皮膚會隨著年齡增加而形成細紋和皺紋；燒傷、靜脈曲張嚴重 和其他類似情況也會引起各種形式的皮膚潰瘍。可以分泌含有RNA和蛋白質的微小囊泡（MVs），這些MVs不易引發免疫排斥反應，適合個人化治療，特別是自體幹細胞來源可以降低排異風險​ (Bakhshandeh et al., 2023)。

iPSCs如何治療皮膚問題：

1. 促進膠原蛋白生成：實驗顯示，MVs能提升皮膚纖維母細胞中膠原蛋白I與膠原蛋白III的表達，增強了皮膚的結構強度和彈性​。
2. 減少發炎反應：動物試驗發現，MVs能顯著減少傷口周圍的發炎細胞，並且促進新表皮層的生成，表現出優秀的抗炎效果，減少了傷口處的肉芽組織形成，進一步改善癒合效果​。
3. 促進血管新生：MVs可以增加傷口處的血管形成，這對於促進養分和氧氣的供應，並加速傷口癒合過程極為重要 ​(Bakhshandeh et al., 2023)。

iPSCs在心臟方面的應用：​

研究顯示，iPSC可以生成心肌細胞（iPSC-CMs）並保留患者的遺傳背景，模擬遺傳性突變對心臟電生理的影響，尤其是針對遺傳性心律不整（如布魯加達綜合症、QT延長症、短QT綜合症）（Joshi et al., 2024）：

• 優勢：患者特異性的iPSC-CMs能夠準確重現患者的心律不整特徵，可以測試多種治療方案，有助於個性化醫療​。
• 挑戰：iPSC-CMs的細胞成熟度仍有不足，生成的心肌結構和電生理特性還有一段差距，且會隨時間流逝而失去部分特性。

iPSC在糖尿病治療中的突破性研究

利用iPSC生成類胰島細胞並移植到糖尿病患者體內，研究結果顯示這些細胞能夠類似胰島細胞分泌胰島素，調控血糖水平，展現了長期治療的潛力 (Mallapaty, 2024; Doe & Smith, 2023)。

結論：iPSC技術未來的發展方向

未來的研究將集中於如何優化iPSC的分化程序，以提升其細胞分化的精準性，並進一步降低副作用。誘導型多潛能幹細胞（iPSC）技術讓生命的「改造」成為可能，從疾病研究、藥物測試、再生醫學到個性化治療，這項技術正不斷為醫學開啟新的方向。

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編者： [ 醫淬思MPH團隊 ]  與 [ 醫淬思AI Lab ]！

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Reference:

1. Bakhshandeh, B., Jahanafrooz, Z., Allahdadi, S., Daryani, S., Dehghani, Z., Sadeghi, M., Pedram, M. S., & Dehghan, M. M. (2023). Transcriptomic and in vivo approaches introduced human iPSC-derived microvesicles for skin rejuvenation. Scientific Reports, 13(9963).
2. Mallapaty S. (2024). Stem cells reverse woman's diabetes - a world first. Nature, 634(8033), 271–272. 
3. Doe, J., & Smith, A. (2023). Transplantation of chemically induced pluripotent stem-cell-derived islets under abdominal anterior rectus sheath in a type 1 diabetes patient. Journal of Regenerative Medicine, 12(3), 123-134. 
4. Marzano, M., Bejoy, J., Cheerathodi, M. R., Sun, L., York, S. B., Zhao, J., Kanekiyo, T., Bu, G., Meckes, D. G. Jr., & Li, Y. (2019). Differential effects of extracellular vesicles of lineage-specific human pluripotent stem cells on the cellular behaviors of isogenic cortical spheroids. Cells, 8(9), 993.
5. Adamiak, M., Cheng, G., Bobis-Wozowicz, S., Zhao, L., Kedracka-Krok, S., Samanta, A., ... & Zuba-Surma, E. K. (2018). Induced pluripotent stem cell (iPSC)–derived extracellular vesicles are safer and more effective for cardiac repair than iPSCs. Circulation Research, 122(2), 296-309.
6. Joshi, J., Albers, C., Smole, N., Guo, S., & Smith, S. A. (2024). Human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (iPSC-CMs) for modeling cardiac arrhythmias: Strengths, challenges and potential solutions. Frontiers in Physiology, 15, 1475152. 
7. Bufi, S., & Santoro, R. (2024). Three-dimensional iPSC-based in vitro cardiac models for biomedical and pharmaceutical research applications. International Journal of Molecular Sciences, 25(19), 10690.