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開啟心律不整治療的新可能!專訪國立陽明交通大學生物藥學研究所胡瑜峰教授談「心臟細胞轉化」

112/09/28 瀏覽次數 1666
圖一:「生物心律調節器」運用基因或蠶絲蛋白,將心臟肌肉細胞轉化為控制心臟跳動的節律細胞,開啟心律不整治療的新可能。(影像來源:shutterstock)

圖一:「生物心律調節器」運用基因或蠶絲蛋白,將心臟肌肉細胞轉化為控制心臟跳動的節律細胞,開啟心律不整治療的新可能。(影像來源:shutterstock)

至 2019 年的統計,台灣約有 60 萬人患有因心跳過慢的心律不整而接受治療。國立陽明交通大學生物藥學研究所胡瑜峰教授已投入心臟領域多年,談起自己為什麼會特別將研究聚焦在「心律不整」,胡瑜峰將自己比喻為一個修電路板的人:「如果治療像心肌梗塞這類的心臟疾病,你可以清楚看到一條血管,然後把血管打通就對了;但是面對心律不整就像修電路板,需要想像為什麼心臟會產生電流?電流從細胞哪裡來?心臟又是如何控制電流?也因為這些問題比較抽象又相當具有挑戰性,讓我覺得很有趣。」

胡瑜峰口中的「電流」不是單純比喻,而是與心臟跳動息息相關的機制。胡瑜峰解釋,在心臟有一種細胞扮演軍隊總司令的角色,就是所謂的「節律細胞」,這些節律細胞每放一次電,就會將電流傳至心臟各處並讓心臟收縮一次。因此如果節律細胞發生問題,導致電流無法傳到心臟各處,就會造成心跳不規則甚至停止跳動的情形,產生「心律不整」的症狀。

植入心律調節器後的課題

針對心律不整的治療,如果是心臟跳動太快的情形,第一步通常會採取藥物控制;如果是跳動過慢的狀況,標準治療方式就是在身體植入「心律調節器」,由醫生拉一條電線鎖在心臟肌肉,並在體內胸口下方安裝電池固定放電,讓電流能透過電線傳到心臟,代替故障不放電的節律細胞。

但是當病患植入心律調節器後,仍需面對幾個問題。首先,裝置機器必須經過一到兩小時的手術,將胸口開一個洞後把電線埋進去,留下的傷口會存在感染風險。其次,在鎖上電線的過程中,可能造成出血或很少見的心臟破裂的情形。第三,調節器本身需要電池維持,效期約為六到八年,待電池效期過後就必須再次開刀。最後,心律調節器也會有故障的可能,因此必須定期檢查機器是否移位、電線是否脫落等問題。

瞭解心律調節器在臨床上的不足後,胡瑜峰開始思考有沒有更好的取代方式。「既然原本的節律細胞故障,那就在心臟做出新的節律細胞取代故障的部分,這樣不必鎖上電線與電池就能解決問題,我們的理想是這樣,」胡瑜峰說。

「生物心律調節器」為治療帶來全新可能

多年來胡瑜峰致力研究「生物心律調節器」,期待以基因和生物材料取代機器,解決植入心律調節器後的問題。回首自己的研究歷程與突破,胡瑜峰從幹細胞的技術進步開始談起。現在醫學可以將特定基因帶入皮膚或血液細胞,讓細胞成為人類最原始、可以分化為所有器官的「多元性幹細胞」,於是胡瑜峰將此種技術應用在心臟,發現將 TBX18 (又稱為 T-box 18,是參與胚胎心臟發育過程的基因之一) 基因植入心臟肌肉細胞後就能轉化為節律細胞。因此一旦心臟負責發電的節律細胞故障,就能透過帶入基因、轉換肌肉細胞的方式,取代讓無法跳動的節律細胞。

後來胡瑜峰意識到基因技術的限制,就是必須透過病毒才能將基因帶入細胞,這也會對被植入者的身體帶來些許影響,促使他進一步找尋不必依賴病毒就能轉換細胞的方式。胡瑜峰分享,他一直對蠶吐絲並包覆自己後,進化為蛾的現象相當感興趣,這種從蠶變為蛾的「型態轉化」,和心臟與節律細胞的轉換概念有些相似,因此胡瑜峰與研究團隊便將目光特別放在蠶絲上,最終也成功從蠶絲萃取蛋白,讓心臟肌肉細胞不必依靠病毒,就能自然轉化為節律細胞,降低對患者身體的負擔。

「投入研究生物調節器最大的理想,就是我們都不希望以後變成機器人。人最終的治療都不應該『機器化』,而是要讓人做得跟『人』一樣,」胡瑜峰秉持這樣的想法,持續在生物心律調節器的研究領域尋求突破,期待能加速生物心律調節器真正應用在臨床的腳步。隨著醫學界對於細胞轉化技術的關注,未來不只在心臟,像是神經細胞與胰臟細胞也都有應用細胞轉化技術的可能,並有機會讓受損的神經細胞復原再生、讓胰臟細胞分泌胰島素等。儘管細胞轉化技術可能還需一段時間才能實際應用在臨床,但仍舊為心律不整、脊椎損傷與糖尿病等患者,帶來一絲治癒疾病的曙光。

資料來源

● 採訪國立陽明交通大學生物藥學研究所胡瑜峰教授

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