[研究成果] 2021/12/08

生物材料將心肌細胞轉換為節律細胞

 

 

       每分鐘約60-100下的心跳,來自於心臟起搏器節律細胞 (sinoatrial node)的放電,自發的電流讓心臟的肌肉能夠收縮把血液打到全身。不過隨著年齡增長,器官用久了總會耗損。因為起搏器節律細胞老化故障,會進而產生過慢的心跳(如病竇症候群、房室傳導阻滯等),病人就會出現虛弱無力、呼吸困難、暈倒、甚至猝死等症狀。盛行率約1%到2%,如果是65歲以上長者這個數字可能更高。

 

       目前治療這類心臟傳導疾病的方法就是花兩小時的手術,在身體內裝設心律調節器。台灣約有超過四萬人裝有心律調節器。不過心律調節器大約6到8年需要換電池,侵入性手術也有手術感染的風險,甚至在手機盛行的年代,這類安裝電子調節器的患者也必須盡可能讓手機遠離心臟。所以科學家無不希望找到可以替代方法。

 

       我們成功純化製成蠶絲蛋白凝膠,注射到小鼠心臟後,讓原本不會跳動的心肌細胞,轉換為可以放電跳動的起搏器節律細胞。蠶絲蛋白過去就曾用來作為手術縫線、人工敷料等,這是首次發現蠶絲蛋白除了力學與生化特性外,還有細胞轉化及製造生物電能的性質。 研究團隊在動物實驗中發現,蠶絲蛋白做成的生物材料,能促成鈣黏蛋白在心肌細胞的異位表達啟動了一連串下游的機轉,才讓心臟重新放電並恢復心跳。換句話說,研究團隊等讓心臟重新生成了放電的細胞。如此一來一旦竇房結老化或病變,新生成的細胞可接續承擔放電讓心臟跳動的重要作用。

 

       這項研究在動物實驗上證實,除了幹細胞培養與基因療法外,生物材料也有機會治療心臟傳導疾病,獲得Nature旗下Nature Biomedical Engineering刊登。此次研究由胡瑜峰醫師(台北榮總心臟科、中研院生醫所副研究員)帶領的團隊,並與鍾次文、郭博昭、林顯豐(陽明交通大學教授)、李安生 (馬偕醫學院教授)、楊瑞彬、陳建璋(中研院生醫所研究員) 及張世霖 (台北榮總醫師)、陳適安 (台中榮民總醫院院長)及研究人員翁靖惠、羅心渝、周姵君、蔡勇男、宋燕翎、林育嬋、吳承翰、劉晉典共同完成。感謝科技部、台北榮總、陽明交通大學、中研院研究經費支持。


論文網址 (Nature Biomedical Engineering)


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