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細胞種子(2019增修版):幹細胞和臍帶血的故事
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  • 細胞種子(2019增修版):幹細胞和臍帶血的故事

  • 作者:林正焜
  • 出版社:商周出版
  • 出版日期:2019-09-03
  • 定價:320元
  • 優惠價:79折 253元
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內容簡介

第五屆吳大猷科普獎著作類金籤獎得主作品、開卷十大中文創作好書得獎作品 從1996年的桃莉羊、2012年山中伸彌因為誘導多能幹細胞研究獲得諾貝爾醫學獎,再到2018年的基因編輯雙胞胎,幹細胞科學的發展日新月異,你怎能不關心? 幹細胞猶如細胞種子,擁有可以不斷自我更新與分化成為成熟細胞的能力。 那麼,幹細胞療法真是人類疾病的救星? 胚胎幹細胞又蘊涵著怎樣的生命奧秘? 血液疾病患者除了骨髓移殖,周邊血幹細胞移植也是一種選擇? 臍帶血移植可以取代骨髓移植嗎? 作者以深入淺出的文字,娓娓道出你該知道的幹細胞和臍帶血的故事。 1996年,不透過精卵結合而誕生的桃莉羊,在科學界引起高度重視。因為桃莉羊的誕生,揭示科技新時代來臨,無性生殖不再是神話! 2012年,日本京都大學教授山中伸彌因為誘導多能幹細胞(iPS)研究,獲頒諾貝爾醫學獎,這個研究代表著再生醫療出現了另一種新的可能。 2018年,中國科學家利用基因編輯技術(CRISPR),改造了胎兒的CCR5基因,讓先生是愛滋病患者的夫妻產生一對雙胞胎。這個事件一方面讓人訝於基因科學的進展,也不得不產生對科學倫理的反思。 本書於2006年出版之後,幹細胞科學在這十幾年間不斷有一些突破性的技術問世和研究發表、有一些爭議獲得新的共識、也有一些可能的用途引人注目,而科學界也逐漸調整了見解,作者在最新增訂版中寫下這些改變與進展,希望能滿足讀者對幹細胞常識與新知熱切的渴望。 本書探討各種與幹細胞、幹細胞醫療有關且我們該懂的問題,從幾個等待幹細胞醫學解救的神經系統問題,看神經幹細胞如何打破「成人神經系統壞了就無法再生」的傳統說法;介紹骨髓裡可以造血、可以製造其他組織的各種細胞種子,慈濟幹細胞中心就以骨髓成就了非常了不起的功德;同時探討由於組織相容的骨髓不易取得,來源不虞匱乏的臍帶血移植可否取代骨髓移植?書中也詳細討論是否需要花錢保存孩子的臍帶血,以及可能的利弊;告訴你當今製作幹細胞株的方法,並且探討幹細胞研究衍生的倫理與法律問題;最後介紹了幹細胞醫療在哪些方面可能取代器官移植?以及近年成功的實例和最新的幹細胞應用說明。 【好評推薦】 精神科醫師 李宇宙 臺灣大學醫學院基因體暨蛋白體醫學研究所教授 何弘能 花蓮慈濟醫院副院長、國家衛生研究院頭頸癌委員 陳培榕 專業背景、臨床經驗、文采過人、旁徵博引、有條不紊、結構完整、言簡意賅。書中一篇篇出色豐富的文章皆值得推薦。不管對於專業或非專業人士,皆能各取所需,有所收穫,更加豐富自己新的生物科學與人文知識。我也因此擺脫了對此類文以載道書籍之刻板印象。 ——陳培榕(慈濟醫院副院長、國家衛生研究院頭頸癌委員) 我努力閱讀正焜的新作,感覺一點點吃力。並非該書寫得不好,而是歲月的關係。回顧學生成長時期的基礎科學,細胞與分子生物學甫露端倪,還在 ABC的階段,今天已經是主流的生命科學了。我暗忖誰將會是這本書的讀者?對我而言,這是繼續教育不可或缺的書,因為其中有著最前端的相關領域新知。還有誰是?原本該有點狐疑的我腦海中卻立時出現一連串身份的人:矢志於生命科學的高中生、相關科系大專學生,倫理法律的專家學者,生科業者或股市基金分析師。也許還包括社會投資大眾,乃至於經濟學者與國家領導人吧! ——李宇宙(精神科醫師)

目錄

〈出版緣起〉開創科學新視野  何飛鵬 〈修訂版專文推薦〉打破刻板印象的教科書—《細胞種子》讀後有感  陳培榕 〈第一版專文推薦〉幹細胞的美麗與哀愁  李宇宙 〈增修版前言〉幹細胞推銷員來敲門了 第1章 兩張毛澤東的歷史照片——誰來修補神經 一、醫療的灰暗角落 兩個歷史時刻/肌萎縮側索硬化症造成漸凍人/超人李維/帕金森症 二、誰來修補神經? 神經系統的幾個要角/嗅鞘細胞讓人寄予厚望/嚴守科學方法的使命 三、神經幹細胞可以修復神經系統嗎? 尋找治療神經疾病的新方法/神經幹細胞/生長素與巫婆湯 邊欄:什麼是幹細胞? 四、幹細胞治療神經系統疾病的新進展 幹細胞治療的條件/幹細胞治療漸凍人的經驗/幹細胞治療脊髓損傷的 試驗/幹細胞治療帕金森症的試驗 邊欄:神經幹細胞標記/成功實現「幹細胞治療」/需要什麼條件?/培養胚胎幹細胞的方法 第2章 日本天空那兩朵雲——骨髓裡的細胞種子 一、原爆之日 黑雨/放射病/放射線與DNA 二、骨髓裡的細胞種子 骨髓造血幹細胞/周邊血造血幹細胞/間葉基質細胞 邊欄:關於轉分化途徑 三、言之尚早的幹細胞醫療 幹細胞移植需要更優的質與量/人造組織與人造器官需要哪些條件?/今日的幹細胞醫療/明日的幹細胞醫療 邊欄:成體幹細胞等待解決的基本問題 四、台灣骨髓資料庫 骨髓移植的關鍵—白血球抗原/嘉惠世人的台灣骨髓資料庫 邊欄:骨髓捐贈的常見問題 第3章 小豆子的塊肉餘生記——你要保留寶寶的臍帶血嗎? 一、小豆子的塊肉餘生記 愛如潮水/尋找造血幹細胞 二、臍帶血、臍帶、羊水的幹細胞 臍帶血幹細胞/臍帶幹細胞/羊水幹細胞/臍帶血與骨髓的比較/臍帶血移植的優點與缺點 邊欄:與臍帶血有關的數字 三、組織相不相容是怎麼決定的? 人類白血球抗原就是組織相容複體/人類白血球抗原負責啟動排斥功能/組織相容複體有豐富的多樣性/透視白血球抗原版本的解析度/什麼才是相容? 四、你要保留寶寶的臍帶血嗎? 臍帶血實用性的絆腳石/自體移植的限制/臍帶血間質幹細胞/花錢儲存寶寶的臍帶血以備自用?/你也可以這樣做/雙贏之道 第4章 桃莉羊開啟的新時代——幹細胞的製作方法與爭議 一、桃莉羊開啟的新時代 無性生殖產生的桃莉羊/利用休止細胞做核轉移/桃莉羊的血緣/ 桃莉的爭議/早老的桃莉/桃莉之後的複製動物 二、實驗室裡的人類胚胎幹細胞 湯姆森從人類早期胚胎取得胚胎幹細胞/吉爾哈特利用人類胚胎生殖細胞製作幹細胞/量身訂做的核轉移人類幹細胞 邊欄:幹細胞的獨特性 三、人類胚胎幹細胞爭議 胚胎研究的禁令/美國胚胎幹細胞政策/歐亞與台灣的幹細胞政策/ 幾種擺脫爭議的作法 邊欄:人獸胚 四、從成熟細胞製作的誘導多能幹細胞 催生幹細胞的四重奏/誘導多能幹細胞合併基因療法可以治療疾病嗎?/ 誘導多能幹細胞帶來的新希望 邊欄:四倍體互補法 第5章 老病、新生兒與幹細胞—最終的難題 一、從器官移植到幹細胞治療 一對孿生兄弟首度經歷的器官移植/科技是現代人的責任/幹細胞科學點燃的希望 二、減少器官移植排斥的新方法 器官移植後需要對抗排斥/排斥行動的指揮官/間葉基質細胞也能抑制排斥反應 邊欄: 為什麼孕婦不會排斥胎兒? 三、人工器官怎麼製造? 利用誘導多能幹細胞製造組織/替細胞建立一個成長溫床/細胞量販店/ 導引正途的信息因子/人造氣管的經驗 邊欄:細胞激素 四、最終的難題 不必抗拒老化/幹細胞也會老化/基因編輯新生兒/最後的難題在倫理 邊欄:與美容相關的熱門生長素 專有名詞中英對照 主要參考資料

序跋

【增修版前言】幹細胞推銷員來敲門了
     有個酸楚的笑話是這樣的:10年前,新流感曾一度引起民眾恐慌,許多人買了抗流感病毒藥物克流感備用,造成藥物缺貨。當時報載,有民眾異想天開,轉而購買克流感的原料八角,希望這種香料也可以醫治流感。殊不知,克流感是從八角的莽草酸為起始,需經過十幾個步驟的化學反應製成,八角本身根本沒有抗流感病毒的功效。      正在發展的幹細胞科學也有類似情形。幹細胞的臨床應用迄今還沒有商品化的產品,也就是說,醫生還沒辦法開立幹細胞治療的處方簽。有些人卻告訴我,曾經或正打算出國去接受幹細胞治療。網上也有以醫院診所為中心的群組,交換幹細胞治療的訊息。幹細胞的推銷員來敲門了,不能不趕快建立幹細胞的基本知識,可別花了冤枉錢還損害了健康。畢竟,還沒完成的幹細胞產品不是八角,沒那麼便宜,打進體內排不出來,也不知會發生什麼變化。      自1996年,英國科學家利用乳房細胞的核加上卵子的細胞質,製造了一隻活生生、史無前例的桃莉羊,幹細胞科學就進入一個嶄新的時代。緊接著,1998年,美國的湯姆森發現從人類胚胎提取及培養胚胎幹細胞的方法,開展了全新的幹細胞科學,不僅讓許多從事生物科學研究的人員躍躍欲試,也引起大眾的關心。      大眾最關心的,主要是什麼時候幹細胞科學可以真正用來治療人類的疾病?只是幾十年過去了,縱使幹細胞科學依然熱門,幹細胞醫學卻才剛起步。在探索與發現幹細胞用途的過程中,科學家走了很多冤枉路、歧路、錯路、甚至死路。看來我們要用得到嶄新的幹細胞產品,至少還要再一、二十年。      在我們一邊等待的同時,也要一邊跟上腳步,密切關注幹細胞研究的進展。這有幾個理由:其一是,十幾年來,科學界對DNA、細胞、生物體、疾病這四者的關係,有了突破性的了解,關心的人不能不更新自己的知識。其二是,縱使生命科學有了極大的突破,至今還沒出現真正具有突破性的幹細胞商品。我們豈能不追求新知,反倒讓商品廣告佔領了我們整個的腦細胞?      倫理是我們要關心的問題。湯姆森製作的幹細胞,是自我更新能力最強、分化潛能最廣的胚胎幹細胞,可以說是一種最好用的幹細胞。這種幹細胞遲早可以分化成任何我們所需的成熟細胞,拿來治療疾病。但是製作胚胎幹細胞往往要破壞兩週齡以內的胚胎——人的胚胎。倫理的爭議就起源於此。深入認識幹細胞爭議的正反意見之後,我們也許會有自己的看法。先進國家的納稅人,願不願意自己繳交的稅金用於發展幹細胞科學,不只是看幹細胞有什麼用,還要看合不合乎倫理。      倫理的問題容易流於意氣之爭,科技則可以尋找解決之道。日本科學家山中伸彌,於2006年發明一種導入4個基因誘導皮膚細胞轉變成多能幹細胞的方法,這種幹細胞也具備類似胚胎幹細胞的分化潛能。從那時起,誘導多能幹細胞幾乎全面取代了有倫理爭議的胚胎幹細胞,成為研究的主流。      誘導多能幹細胞可以在培養皿重現疾病發展的歷程,例如已經在做的,一個健康的人如何變成帕金森病人?或是利用取自病患的誘導多能幹細胞,拿來實驗室研究疾病發生的來龍去脈,並且在實驗室嘗試各種化學分子,轉譯成為臨床藥物。進行性肌肉骨化症就用這個方法找到了治療的方法。組織培養也是誘導多能幹細胞的主要研究方向,許多以往讓群醫束手的退化性疾病,利用實驗室製作的組織修補退化的部位。目前看來,誘導多能幹細胞確實大有可為。      就在誘導多能幹細胞獨領風騷成為大部分實驗室要角的時候,大家以為最主要的倫理問題解決了,2018年竟然有人利用基因編輯技術敲除了人類受精卵的一種基因,產下了雙胞胎女嬰。受精卵是真正的全能幹細胞,只要這顆全能幹細胞的基因改變了,之後分化的細胞都會隨之改變。問題是,人類的受精卵這樣子操作,新生兒未來會發生哪些問題難以預測,倫理上也完全沒有正當性。除了幹細胞科學家,從事各行各業的我們也要關心幹細胞科學,小心小心,未來可不要出現一些被編輯壞了的人類。      幹細胞科學家都做了些什麼?正在做什麼?以後可能會做什麼?各式新聞不乏幹細胞科學新進展的報導,不過科學不是浮光掠影,我們的凡眼塵軀,除非有札實的知識背景,否則難免誤解了篇幅簡短的報導。唯有清清楚楚觀察科學家的所作所為,就像科學家觀察細胞一樣清楚,才能辨明新發現的真實性和重要性,才不會被許多一廂情願的好消息或嚇人的消息沖昏頭。或許如賈寶玉說的:「酒未開樽句未裁,尋春問臘到蓬萊。不求大士瓶中露,為乞嫦娥檻外梅。」縱使我們不是探求生命秘密的核心科學家,科學的常識還是應該懂。      本書第一版於2006年出版,2011年增修二版,至今又有山中伸彌領導的誘導多能幹細胞的初步轉譯成就,以及基因編輯新生兒的事件之後亟需釐清幹細胞研究的倫理。多年來幹細胞科學繼續以緩慢的腳步發展,到現在已經有一些突破性的技術問世、有一些爭議獲得新的共識、有一些可能的用途引人注意、橫衝直撞的或腳踏實地的科學家也逐漸浮現,這些改變都是百變的幹細胞正在對著我們展示的生命奧秘。期待新修第三版能提供讀者更加完整的幹細胞介紹與新知。      四、幹細胞治療神經系統疾病的新進展      如果現在有人推著輪椅帶著自己心愛的人到醫院求醫,希望以幹細胞療法治療神經的損傷,是否可行?幹細胞療法現今仍然是離臨床應用還有一大段距離的新興科學,必須經過動物試驗、人體試驗之後,證實比現存的療法更有效,且沒有不可接受的副作用,才可以逐步推行到臨床使用。因此目前到醫院要求以幹細胞療法治療神經損傷疾病,仍是不可行的。      幹細胞治療的條件      在沒有徹底摸清楚神經幹細胞的底細之前,絕對不可以貿然拿它來做臨床使用。神經元就像一個電子元件,如果幹細胞分化成一些神經元,但是這些神經元亂七八糟地堆在神經系統裡面,造成短路,把視覺的神經衝動聯結到疼痛中樞,後果非常可怕,可能一張眼就痛不欲生。      儘管如此,許多動物實驗還是讓我們更了解神經幹細胞是如何幫助我們的。科學家發現,植入神經幹細胞到小鼠大腦一側,以後在對側也可以看到一些植入的細胞,可見幹細胞會移行。因此科學家要進一步找出是什麼因素讓幹細胞移行?了解之後,才可以導引幹細胞前往病患真正需要治療的部位。      神經幹細胞是怎麼治療疾病的?是取代壞掉的神經嗎?越來越多的研究發現並不一定如此。取代壞掉的組織是一種治療方法,但是更多時候神經幹細胞扮演的是護理師的角色,它會分泌神經營養素,安慰受傷的細胞,鼓勵還沒被破壞的組織,或是幫忙修補壞掉的地方。幹細胞可以讓神經元活得久一點,讓發炎輕一些,讓輸送養分的血管長得快一點。      幹細胞治療必須掌握黃金時期。幹細胞要在生病的部位執行修補動作時,有三個要件:幹細胞、信息因子和環境。生病的部位有一段時間會發出求救信號,召喚來的幹細胞會在局部環境(就像一棟建築的骨架)的支持下執行修補的功能。過了這段時間,患部一旦被纖維化,環境遭到破壞,連骨架都被徹底拆除,想要照原貌修補就太晚了。神經系統的疾病尤其如此。許多神經系統的疾病在發病後有一段幹細胞治療的黃金時期,過了黃金時期,複雜的神經線路沒有留下舊的痕跡,新的線路充其量也只能亂接亂長,等於是沒有功能的神經。      中樞神經(腦與脊髓)的修補更是複雜。中樞神經有1千億個神經元,神經元之間傳遞信息,要經由特定的聯絡點,稱為突觸,是寬約25奈米的間隔。有人估計中樞神經的突觸數量多達100兆。神經元的信息在細胞內以電波傳導,然後透過化學物質把信息帶過突觸,再激發下一個細胞產生電波。神經元如果死了,這些細部構造很快就會瓦解,新生的神經元無法像原來的細胞建構與其他神經元的聯繫。一旦錯失時機,幹細胞療法就很難發揮療效了。      幹細胞治療漸凍人的經驗      義大利的科學家從7個肌萎縮側索硬化症病人的骨髓取出幹細胞,在體外增殖後,植入幹細胞到病患脊髓。這個2003年的研究,目的是要看幹細胞移植對病人有沒有不良的效果。結果只產生輕微的副作用:如疼痛或腳麻,副作用幾個禮拜就消失了。3個月後病人肌肉力量減退的速度趨緩,有兩名病人肌肉變得比較有力。這是很初期的實驗,實驗中唯一值得稱道的,是取用無損於病患健康的骨髓幹細胞。如果能在體外先引導骨髓幹細胞轉分化成神經細胞或寡突細胞,再配合神經生長素作自體移植,可以不致招來貿然行事的批評。此外,我們也沒辦法從這個試驗判斷骨髓細胞是否真的轉分化成神經組織。      神經生長素對運動神經有高度親合力,可以防止細胞被破壞。2005年,科學家利用取自人腦的神經幹細胞在體外增殖後,藉反轉錄病毒把「膠細胞源的神經生長素」基因插入幹細胞的基因體裡面,再把這種基因轉移細胞注入肌萎縮側索硬化症大鼠的脊髓。由於生長素分子很大,外來的生長素無法穿透血腦障蔽進入腦脊髓裡面,除非藉著手術埋管直接把神經生長素注入中樞神經。現在科學家注入這些基改幹細胞到神經系統內了,細胞移行到中樞神經各個部位,並且開始製造神經生長素。移植的細胞存活了11週,大鼠的神經功能有好轉。      這個研究利用基因療法合併幹細胞療法,同時給予生病的神經系統神經幹細胞和神經生長素基因,是一種先進、有創意的做法。但是只有初步的成果,要在人體進行這類想法的應用,至少還要等到基因療法跟幹細胞療法可能造成癌症的疑慮先排除了之後才有機會。      神經幹細胞療法的人體應用有遠大的發展前景,不過現階段連嬰兒期都稱不上,充其量只能算是胚胎期。基因療法也是如此。這些未來必然成真的治療方法,固然已經給了我們許多允諾,但是至少還要數十年的灌溉才會有美好的果實,現在正是投入研究的時候。      幹細胞治療脊髓損傷的試驗      利用幹細胞治療脊髓損傷,也有令人期待的發展。1999年美國聖路易州華盛頓大學的科學家,讓美夢成真的日子更接近一點。他們先用直徑2.5毫米(比牙籤略粗)的金屬棒,破壞大鼠胸部的脊髓,癱瘓大鼠後肢。9天之後,在脊髓受傷部位注入約100萬個鼠胚胎幹細胞。移植2週以後幹細胞充滿受傷的部位,之後幹細胞移行到較遠的地方,並且分化為星狀細胞、寡突細胞和少量的神經細胞。大鼠後肢的運動功能雖然沒有完全恢復,但是已經可以動了!      從那時起,這個團隊陸續發表許多相關研究,但是要應用在人的身上還言之過早,主要原因是,科學家至今還無法知道,幹細胞移植之後接下來發生了什麼事?讓脊髓逐漸復原的是新生的神經細胞?還是植入的幹細胞製造某種因子?或是寡突細胞讓軸突重新生長?此外,移植用的幹細胞取自外來胚胎,是同種異體的細胞。實驗中的大鼠有服用抗排斥藥物,只是人體對異體細胞更容易產生排斥,是不是服用藥物就能克服排斥?人體試驗之前必須先解決這些問題。      加州的科學家利用人類成體神經幹細胞,成功讓小鼠受損的脊髓組織再生,小鼠的行動能力改進了。這項2005年的發現為細胞療法治療人類脊髓損傷帶來了新希望。之前也有其他科學家讓癱瘓的老鼠得到行動的能力,但是這一次發現小鼠康復的關鍵,在於幹細胞形成了可以幫助接通脊髓的神經元。這些幹細胞生成兩種新細胞:神經元和寡突細胞。由於神經元的纖維只有在寡突細胞製造的髓鞘包裹下才能進行正常的電波傳遞,因此形成這兩種細胞恰好對脊髓再生幫了大忙。      研究人員先破壞老鼠的脊髓,9天後在脊髓受傷的部位注射人類神經幹細胞。接著分別在1天、2天、4週、17週後,解剖檢查移植部位復原情況。研究發現,移植後小鼠運動能力有進步。植入的細胞後來分化成神經元並且與小鼠的神經元形成聯結,也分化成寡突細胞並且執行髓鞘化的工作。沒有接受治療,或者注射其他不相干細胞的對照組小鼠,則沒有任何進步。      研究者希望找到讓老鼠康復的原因:幹細胞是藉著神經營養素刺激小鼠癒合?還是直接投身置換脊髓損傷?於是給這些小鼠注入白喉毒素,這種毒素只會殺死人體細胞,對老鼠細胞沒有作用。結果那些康復的老鼠再次癱瘓了,可以推論是植入的人體細胞起了作用。      幹細胞治療帕金森症的試驗      日本京都大學於2005年進行一項研究,在實驗室導引猴子的胚胎幹細胞分化成神經幹細胞,再利用「纖維細胞生長素」誘導神經幹細胞分化成多巴胺神經細胞,然後移植多巴胺細胞給帕金森症的猴子。猴子的帕金森症是人為造成的,注射一種化合物﹙ MPTP﹚,是製造帕金森症實驗動物的標準方法。多巴胺細胞移植部位在腦深部運動協調中樞一個叫做「殼」的地方。10週後症狀有改善,14週後移植部位有多巴胺細胞活動的跡象。      以往細胞療法用的是腎上腺或胎兒中腦組織,這些地方含有多巴胺細胞。台灣也有利用胎兒中腦細胞移植的先進研究。雖然有效,但是病患進步的程度有限,對於長期使用多巴胺藥物造成的嚴重後遺症「異動症」(動作不正常)則沒有幫助。      另外,之前好幾個動物實驗在幹細胞移植後長出腫瘤,更是得不償失的嚴重副作用。京都大學這項研究最重要的進步在於他們使用分化成熟的多巴胺神經細胞。理論上成熟細胞比較不會形成腫瘤,實驗觀察期間也確實沒有看到腫瘤新生,這是好消息。實驗動物在移植之前就沒有異動症,所以這方面的效果無法評估。      同年,英格蘭的研究人員宣稱他們可以讓帕金森症病人的多巴胺細胞復甦。幾年前,這群科學家替5名帕金森症病人進行手術,放置一條管子到腦深部「殼」的部位,這條管子的另一端連接一個幫浦埋在肚皮下。幫浦會推送「膠細胞源的神經生長素」藥劑,會促進神經幹細胞分化成多巴胺神經細胞,也可以讓斷裂的軸突復原。      其中一個老人因為心臟病過世了,研究人員檢視他的腦有沒有多巴胺細胞。這名62歲老人已經持續接受神經生長素治療43個月,治療之後,老人的帕金森症狀有明顯的進步。解剖他的腦,發現接受生長素那一側傳遞多巴胺的神經纖維比較豐富。      這是第一個證實神經生長素可以讓帕金森病患病情好轉,而且腦中多巴胺神經纖維增加的人體試驗報告。如果這是防止神經繼續退化,甚至讓神經復甦的療法,必定比細胞移植更簡便可行。      英國牛津大學的馬丁斯有一個計畫:分析帕金森症患者的腦神經細胞,研究他們發病的歷程,尋找治療和預防的方法。問題是,要如何取得活人的腦細胞?      研究人員想出一個辦法,取病患的皮膚纖維細胞,然後利用日本科學家山中伸彌的方法,藉著病毒導入4種基因,重設纖維細胞的基因開啟狀態,製作人工多能性幹細胞(山中伸彌方法的介紹請參 閱第四章)。接著利用化學物質讓幹細胞分化成為神經細胞,建立人工腦細胞銀行,就可以觀察病患的神經細胞是如何一步一步退化,終究造成帕金森症。      這項計畫於2010年獲得英國帕金森基金會的獎金500萬英鎊,2011年得到初步的成果。一位56歲患者因為帕金森症,不得已提早退休,研究人員取了一小片他的皮膚,製作成一小片腦組織,其中有多巴胺細胞,它就是造成帕金森症的原因。      以往醫生沒辦法回答帕金森症形成的過程,也沒辦法提供預防的建議。幹細胞科學發達以後,在實驗室的培養皿裡面,就可以觀察疾病形成的過程和嘗試新藥。這種嶄新的研究方法,也許能解決一些醫學上的難題。      日本京都大學的出澤真理,從小鼠的骨髓取得間葉基質細胞,先在實驗室誘導幹細胞分化為表現多巴胺神經元特性的神經細胞,再移植回帕金森症小鼠大腦深部的運動協調中樞。結果帕金森症狀有改善。      在正常的生理狀況下,間葉基質細胞可分化為骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞。出澤利用凹痕基因和細胞激素引導幹細胞分化成神經細胞。她的想法是這樣的:凹痕基因製造的蛋白是一種轉錄因子,可啟動掌管細胞分化和細胞命運的基因,加上細胞激素的幫助,就可以誘導間葉基質細胞轉分化成特殊功能的神經細胞。      由於以往神經細胞移植的來源不管是胚胎幹細胞或是中腦的神經幹細胞,都是別人的細胞,難免有排斥及細胞存活不易的問題。如果可以取用本身的細胞,轉分化成神經幹細胞,取用容易,又不會排斥,實在有許多好處。      利用間葉基質細胞還有個好處,就是它們可能不會變成癌細胞。2011年出澤的團隊發表一個新發現,就是皮膚或骨髓的基質細胞當中,有一種具備多系分化能力,對壓力具耐受性的幹細胞(簡稱Muse 細胞),在適當的懸浮液中培養,會發育成幹細胞團,構成的細胞是多能性幹細胞。它們會自我更新,可以發育成為三個胚層,有分化成各種細胞的潛力。跟真正的胚胎幹細胞不一樣的是,這些間葉基質細胞移植到免疫缺陷鼠身上,不會形成畸胎瘤。這一點很重要,幹細胞療法最怕移植進去的細胞產生癌瘤,如果基質細胞沒有這個疑慮,是一個重要的好消息。      這個團隊最近利用人類新生兒臍帶裡面的基質細胞,經一系列藥劑的處理,讓它們分化成為許旺細胞。許旺細胞具有修復軸突和包覆髓鞘的功能。這些從臍帶製造的許旺細胞,在切斷神經的成鼠身上,發揮了修復神經的能力。這一套方法也許可以拿來應用在人類周邊神經損傷的細胞治療上。

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【修訂版推薦專文】打破刻板印象的科普書——《細胞種子》讀後有感
◎文/陳培榕(慈濟醫院副院長、國家衛生研究院頭頸癌委員)      與阿焜相知相交已超過30年,記得當年在學校初識時就對這一位優秀學長剖析人事物的犀利見解與深刻哲思傾服不已。此外,他還有一項特殊才華——能在短時間鑽研、理解與整理深奧淵博的科學與人文知識和理論——舉凡電腦、醫學、社會哲學思潮及政治分析——並能用極其淺白的言語表達敘述其見解與心得,更不吝惜與大家分享。阿焜為人處世謙沖自牧,智慧幽默,更是許多學弟學妹所崇敬的role model。      這些年來,學長更利用忙碌臨床工作之餘暇,用其圓熟深沉的文筆,撰寫出一本又一本主題式科普書籍:《認識DNA》、《細胞種子:幹細胞和臍帶血的故事》以及《性不性,有關係》。或能夠再版,或能夠得獎,真是令人欽佩。回頭想想自己從事臨床工作也有20多年,尤其對頭頸部癌症診治著力甚多,而研究方面則多以臨床outcome為主,對基礎科學,往往敬而遠之。但卻每每從學長之著作獲得啟發,且增加許多相關之新知。說來頗覺慚愧,但換一個角度看。正因為書中內容豐富,文字簡潔扼要,從許多細節與描述中,更擴大了自己的專業能力與知識。有時讀來如同一篇精采散文或小說,常常一氣呵成,不忍釋卷,真是人生一大快樂與享受。也覺得時間有限時,為滿足自己之求知欲,讀一篇言淺意深之文,更甚於讀一本枯燥無味的教科書。      舉例而言,書中 〈桃莉羊開啟的新時代〉一章,寫得如同一篇散文式小說,文內提到黃禹錫、胚胎幹細胞及複製動物(人)的故事,夾議夾敘,它生動地描寫了人性、政治(意識型態與國家競爭)、社會、道德、倫理與宗教的衝突與吊詭,促發讀者省思科技、人文及社會之複雜關係。也讓我對這一位悲劇性科學家,寄予無限同情與哀悼。除此之外,書中亦不乏優美的抒情佳句,如此章開頭「蘇格蘭的青草地綿延在起伏有緻的和緩丘陵上,點綴著廣闊綠地的,除了一些井然有序的矮灌木叢,還有雲朵般徜徉其間的綿羊。」淬練抒情風格之文字,誠不亞於優秀文藝秀作家。再者,引述魯迅〈包圍新論〉論及「猛人」的那一段,更讓人見識到學長比喻與用典之如詩人般的文學功力。      專業背景、臨床經驗、文采過人、旁徵博引、有條不紊、結構完整、言簡意賅。書中一篇篇出色豐富的文章皆值得推薦。不管對於專業或非專業人士,皆能各取所需,有所收穫,更加豐富自己新的生物科學與人文知識。我也因此擺脫了對此類文以載道書籍之刻板印象。      原來科普書本也可用這一種方式來寫、其實本就應該如此寫。讀來一點也不覺沉悶乏味。      阿焜做到了。願他繼續執筆不輟。   
【第一版推薦專文】幹細胞的美麗與哀愁
◎文/李宇宙(精神科醫師)      在荒誕、抑鬱、沉滯的政治氣氛下,多年老友林正焜醫師正待出版他的第二本科學寫作書籍《細胞種子——認識幹細胞與臍帶血》。我相信,在太平洋高氣壓逐日逼近,政治熱季注定讓人燠熱難耐的這個夏天,閱讀一本乍看應與世無爭,和內線交易毫不相干的科學書籍,或許有點清涼退火的功效。      接著第一本著作《認識 DNA》的出版,《細胞種子》的書寫自有其脈絡可循。不過在這個時候出版,也有小小巧合的嘲諷和趣味在裡面。在總統第一親家涉入的台開案中,意外扯出了女婿趙建銘醫師收受臍帶血公司天價代言費的新聞,其中還有不同臍帶血銀行業者爭搶金孫「寶血」內幕,包括最後女婿選擇的業者勝出,擊退公主和丈母娘原屬意帶有公益色彩意味的存放考量。臍帶血和幹細胞所牽涉到的商品價值相信讓國人印象深刻,當然也為臍帶血又做了一次尷尬的活廣告。      留意外電報導的國人相信都還有印象,不久前,撼動國際媒體的科學界醜聞,韓國首席科學家首爾大學教授黃禹錫的學術造假事件,就是有關胚胎幹細胞的研究。黃禹錫即為本書中「H的悲劇」主角,作者對此事件有極詳盡的整理報導。該科學醜聞堪稱是世紀性的,足以和過去歷史上幾個重要的學術欺騙與烏龍案件媲美。從它被冠上「國恥」形容就可見一斑,無論是對科學社群的傷害,國家的傷害是難以衡量的,連同其他的亞洲國家的研究者都可能受到波及。由此也可以反映出,尖端科技的研發競逐是多麼的慘烈殘酷。大家也不難想像,幹細胞研究在本世紀生命科學與臨床醫學上革命性的潛在價值,可以讓一個研究者出賣靈魂。      從複製羊「桃莉」震動全球之後迄今正好屆滿十年,其間靈長類版的猴子胚胎複製不久也宣告成功,這是科學家們給於人類進入二十一世紀最沉重的獻禮。外行人看的熱鬧是,好萊塢電影似的複製人軍隊想像;但內行人所看的門道則是,非僅細胞而已,組織與器官的重生與再現已經不再是夢想,許多重大不治之症的治療隨時可能成為事實。就醫療科技而言,「reproduction」一詞的意涵除傳統繁衍「生殖」的概念外,正無限地延伸。其實早在桃莉羊誕生的前一年,就有另一位愛丁堡的科學家宣稱可以將胎兒卵巢植入不孕婦女的卵巢,協助達成其懷孕心願。      回顧科學的歷史,每一項革命性的發展都像上述的事件一樣的,令人感慨係之。雖然前赴後繼,安貧樂道、甘於寂寞的科學家們多如星辰,但也不乏欺世盜名、急功近利的內線交易者,甚至惡狼禿鷹之流。但是歷史也告訴我們,無論起初如何擾攘嘈切,人類的科技文明總是像輕舟已過萬重山般地成為生活文明的常態,醫療科技尤其明顯。才一百年前 X光還是令人驚奇的儀器,當代已經在運用功能性核磁共振目睹你七情六欲的變化了。幽門螺旋桿菌的發現,也讓胃潰瘍擺脫了動輒切胃的命運,轉為迅速的服藥治療。今天連量身打造的脊髓損傷、帕金森症、幼年型糖尿病胚胎幹細胞都已等不及;甚至下單訂製的癌症標靶治療都已呼之欲出了。      當代的生物與醫學科技開始流行所謂的「轉譯醫學」(Translational Medicine),意指從基礎的、動物模式的研究應用在臨床醫療情境或其他實際用途上。歐美的大學與研究單位,或各個藥廠及生科產業都紛紛揭櫫轉譯醫學的大旗。這其中有兩個重要的指涉,其一即所謂的從實驗室凳子到病床邊的轉譯(Bench to Bedside),亦即基礎科學對臨床應用的「溶入」(in flux),特別是藥物或生科製品等。進一步擴大來說,所有與健康產業相關的知識技術,包括流行病學、成效研究、行為科學等等,也都被期許遵循以實際病患應用為導向的思維。風起雲湧的所謂轉譯研究,當然有重振科學研究終極意義,彌填基礎和臨床科學鴻溝的理念;但是也不乏有以科學成果創造產業效益的考量。      只要一談到科學的經世致用,新科技所可能導致的相關利益與倫理學問題便接踵而至。譬如對於胚胎幹細胞研究的態度,就涉及對生命定義的意識型態與政治性問題。國家與國家間,政黨與政黨間的政策理念差別便極為明顯。雖然目前大多數的國家表面上似乎暫時維持了禁止「複製人」的共識,但是似乎較不存在倫理爭議的治療性再生與複製技術卻已廣為認可。然而實際上,後者所誘發的政治經濟學難題並不比複製人少。某個疾病細胞線(cell line)或胚胎幹細胞株的所有權問題,臨床應用的風險問題,成本與價格問題,國家角色如何,乃至私人研究機構與跨國科技公司主導發展的問題等,都將逐漸成為幹細胞醫學的焦點。在生物科技被國家視為目標產業後,令人想問,台灣真準備好了嗎?      我努力閱讀正焜的新作,感覺一點點吃力。並非該書寫得不好,而是歲月的關係。回顧學生成長時期的基礎科學,細胞與分子生物學甫露端倪,還在 ABC的階段,今天已經是主流的生命科學了。我暗忖誰將會是這本書的讀者?對我而言,這是繼續教育不可或缺的書,因為其中有著最前端的相關領域新知。還有誰是?原本該有點狐疑的我腦海中卻立時出現一連串身份的人:矢志於生命科學的高中生、相關科系大專學生,倫理法律的專家學者,生科業者或股市基金分析師。也許還包括社會投資大眾,乃至於經濟學者與國家領導人吧!      我突然憶起多年前的一幕,在醫院的中央走廊,偶然遇見正焜。大約也是這個季節,那年他還是小兒科的總醫師,我問起畢業後何去。大抵住院醫師生涯告一段落後,不是繼續在這樣的一所教學醫院深造精進,就是選擇到另家醫學中心或綜合醫院尋求發展。正焜卻清晰篤定地告訴我說,回中部開業,不是竹山老家就是台中。我其實不太意外,耳聞目睹過他校園時期對戒嚴箝制的衝撞,承擔恐怖監測的勇氣,我知道那不單止於年少英雄的輕狂與浪漫,而是某種清楚的主張和認同。      我想在市街診間的日夜與晨昏裡,聽聞著焦灼母親的主訴 和孩子的啼哭聲多年後,這書的寫作是林醫師長年主張和認同的延續。在時代週刊每年評選著「世界十大科技新聞」,中國不但早有「中國十大科技新聞」,還有「醫藥科技十大新聞」之後。台灣還停留在藉著隨機選擇的西方科普書籍翻譯,或依賴殘缺不全的外電報導辛苦地窺探科學發展的潮流,遑論有國人自行創作的系統性著述,這是本書最值得欽佩之處。國內主流機構內的科學工作者一向不擅於,或不屑書寫科普書籍。一方面是算不得研究成果,更無利可圖;另方面也是轉譯的艱難。有時將專業知識轉譯給普羅納稅者,並不比實驗室成果的轉譯來得容易。      一百多年前,在破落地區醫院工作的帝俄作家契訶夫,一面行醫,一面持續關切生物科學的發展和唯物主義運動。那是個發現細菌導致傳染病,疫苗接種可以預防羊群炭疽病,手術終於能夠消毒麻醉的年代。終極選擇作為一位鄉村醫師的契訶夫除去行醫寫作之外,其實從未停歇想像,新生的科學技術事物究竟對俄羅斯人民健康幸福的意義為何,焦慮的他偶爾也做做研究。那個年代的狂飆,一如今天基因、複製、幹細胞知識的風起雲湧,甚至尤有過之。      但是這個年代,幾乎沒有契訶夫了。所以真想對正焜說,乾一杯伏特加。      2006年6月26日

作者資料

林正焜

台大醫學系畢業,前台大醫院醫師 現為開業醫師、OneGene Biotech Inc.研發顧問。 著有:《認識DNA》、《細胞種子》以及《性不性,有關係?——有趣的性博物誌》,這三部作品曾榮獲中國時報開卷十大好書獎,以及第五屆吳大猷科學普及獎創作類金籤獎。 相關著作:《性不性,有關係:認識生命科學必讀的性博物誌》《細胞種子(修訂版):幹細胞和臍帶血的故事》《認識DNA(全新增修版):基因科學的過去、現在與未來》《性不性,有關係——有趣的性博物誌》

基本資料

作者:林正焜 出版社:商周出版 書系:科學新視野系列 出版日期:2019-09-03 ISBN:4717702096724 城邦書號:BU0067Y 規格:平裝 / 單色 / 288頁 / 15cm×21cm
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