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關節軟骨再生新方案

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范姜文榮｜國立臺灣大學生命科學系

關節軟骨是由軟骨細胞、以及細胞間隙基質，如膠原纖維第II、IV、VI型與蛋白多醣等所組成，對潤滑或緩衝關節活動扮演重要的角色。軟骨組織會因受傷或年齡增長等因素而降低或失去其再生能力。

關節軟骨通常是由透明軟骨所組成，但若發生損傷，其透明軟骨可能會被纖維母細胞製造的膠原纖維第I型置換為纖維軟骨。因此為恢復關節軟骨的機能，有必要將不含纖維軟骨的高純度透明軟骨，移植入關節軟骨所失去的部分，或將纖維軟骨復原為透明軟骨。

製作軟骨組織可透過誘導性多功能幹細胞、或不經由誘導性多功能幹細胞過程而直接將纖維母細胞分化為軟骨細胞兩種方法，相對於前者，後者具有短時間取得軟骨細胞的特性。

2011年，日本大阪大學、京都大學及科學技術振興機構所組成的共同研究團隊，曾將老鼠皮膚的纖維母細胞導入2個重新編程因子－C-MYC、KLF4，以及1個軟骨因子－SOX9，能不經由誘導性多功能幹細胞狀態，直接令纖維母細胞重新編程而誘導為軟骨細胞。

2013年，該團隊研究證實將同樣3個因子：C-MYC、KLF4、SOX9導入人類皮膚纖維母細胞，也能直接誘導成為軟骨細胞，該軟骨細胞已失去纖維母細胞特有的基因表現模式。另外，將此軟骨細胞移植入免疫不全老鼠內，也能夠產生軟骨，且不會形成畸形腫瘤等現象。

該研究顯示人類纖維母細胞亦能經直接誘導轉換為軟骨細胞，而不需再經由誘導性多功能幹細胞。纖維母細胞可直接轉換為軟骨細胞的方法，對關節老化或受損的患者提供軟骨再生治療上的新希望，但過程中透過病毒導入易形成腫瘤的C-MYC基因，有必要進一步改善，以降低風險。（本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿／2013年11月）

責任編輯：李冠群｜國立臺灣師範大學生命科學系

名詞解釋 :

1.蛋白多醣 : Proteoglycan，蛋白多糖通常由一條鏈做骨架﹐鏈上連結有數條﹐乃至一百多條糖鏈，由多醣和蛋白質所組成的化合物，是構成結締組織的基本物質。

2. 誘導性多功能幹細胞 : induced pluripotent stem cell或 iPS细胞，將特定因子導入體細胞內，產生類似胚胎幹細胞（ES細胞：embryonic stem cell）的誘導性多功能幹細胞。日本京都大學山中教授2006年首先在老鼠體細胞誘導成功，並於2012年獲得諾貝爾生理醫學獎。

3.纖維母細胞（ fibroblast）：構成結締組織的主要細胞之一，如組織受損，此細胞會增殖並予以修復。

4.重新編程（reprogramming）：已分化體細胞之細胞核經由初始化回復到有如受精卵或胚胎發育初期的細胞核狀態，變為多功能幹細胞的現象。引發重新編程的因子稱為重新編程因子。

關節軟骨(3) 科發月刊(5210)

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