右圖發出紅色螢光的細胞為經過基因編輯的實驗鼠細胞(圖:Bryan Peacker/Wagers Laboratory at Harvard University)

幹細胞(Stem cells)具有發展成體內各種細胞的能力,藉由這種性質,使得幹細胞在醫療使用上具有優良的潛力。在過去,科學家一直無法成功直接在生物體內進行基因編輯。而日前,一組研究團隊首次成功在實驗鼠體內對幹細胞進行基因編輯。

幹細胞

對幹細胞進行基因改造一直相當困難,例如進行骨髓移植(bone marrow transplant)時,必須要先將製造紅血球的骨髓幹細胞取出,進行基因改造後才能再植入回患者體內。參與研究的哈佛大學(Harvard University)艾米·瓦格斯博士(Amy Wagers)表示:「當你將幹細胞自體內取出時,你等於將它們移出了提供其營養與維持生存的複雜環境中,它們會因此受到某種驚嚇。」他進一步補充:「分離過程會影響到它們,移植過程也會影響到它們。因此我們想要在保持其與其他細胞相互控制的狀態,對幹細胞進行基因改造。」

腺相關病毒

研究人員成功使用腺相關病毒(Adeno-associated virus,簡稱 AAV)達成此目標。這種病毒能進入人體內感染,並改變人體或動物細胞,同時又不會引起疾病。在對實驗鼠的試驗中,研究人員將 CRISPR 基因編輯技術用於 AAV,並提供給不同種類的皮膚、血液、肌肉細胞,以及類似幹細胞的前驅細胞(progenitor cells)。

透過活化特定的基因,研究人員可以用紅色螢光觀測基因改造是否成功。結果發現,骨骼肌肉幹細胞的成功率為 60 %、骨髓幹細胞為 38 %、皮膚前驅細胞為 27 %。雖未達到高成功率,但這是一個好的開始。此外,研究人員也發現幹細胞傳播至生物體內各處的改變證據。

未來發展

參與該研究的伯勞德研究所(Broad Institute)塔貝博德巴爾博士(Sharif Tabebordbar)對研究結果表示:「截至目前為止,利用 AAV 傳遞健康基因至幹細胞中仍無法實際應用於醫療上。因為細胞在生物體內分化的速率過快,傳遞進入的基因會很快被稀釋掉。」

雖仍需要更多的研究才能開拓其應用至人體,但此研究成功顯示 AAV 與 CRISPR 確實能在生物體內進行基因改造,並證明能在幹細胞的自然生存環境中進行研究,而非限制於實驗室的培養皿,開啟了新的研究方式。

參考資料:

  1. Nield, D. (n.d.). Breakthrough Mouse Research Shows Stem Cells Can Be Genetically Edited Inside The Body. ScienceAlert
  2. Goldstein, J. M., Tabebordbar, M., Zhu, K., Wang, L. D., Messemer, K. A., Peacker, B., . . . Wagers, A. J. (2019). In Situ Modification of Tissue Stem and Progenitor Cell Genomes. Cell Reports,27(4). doi:10.1016/j.celrep.2019.03.105
You May Also Like

「DNA 摺紙」奈米機器人可成功截斷腫瘤血液供應

美國亞利桑那州立大學 ( Arizona State University,ASU ) 與中國科學院…

武漢肺炎後遺症:肺功能大幅降低,快走時會喘

香港醫院管理局近期針對香港境內首批武漢肺炎復原的患者進行後續追蹤,發現部分復原患者的肺功能大幅降低,…

貽貝粘液提供無疤癒合新方法,大鼠實驗成功

科學家利用貽貝分泌的一種天然黏性物質,與其他兩種分子結合,做成一種凝膠,用於防止傷口癒合過程中瘢痕的…

VR 虛擬實境令半身不遂病人重新走路

半身不遂的患者,一直被認為沒有康復的機會,但於 2014 年,胸部以下完全癱瘓的 29 歲患者朱利安…

科學家成功實現體外配子形成,未來嬰兒可能來自皮膚細胞

隨著誘導幹細胞和「試管嬰兒」技術的發展,有朝一日,人類有沒有可能利用皮膚細胞繁殖出嬰兒?這個問題聽起…

科學家首次繪製出動物神經系統的完整連接組

日前,一組研究團隊成功繪製出秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegans)兩種性別的 …