http://medicalxpress.com/news/2014-08-fully-functional-immune-grown-mice.html
August 25, 2014
科學家藉由移植最初在實驗室中創造的細胞，首度在活生生的動物體內從頭培養出一個複雜的、全功能的「器官」。這項進展在未來將有助於「實驗室培養（lab-grown）」之替代器官的發展。
來自英國愛丁堡大學 MRC Centre for Regenerative Medicine 的研究者，取用一種來自於老鼠胚胎的細胞，稱為纖維母細胞（fibroblasts），並利用一種稱為「再程式化（reprogramming，重編程）」的技術，將它們直接轉換成一種完全不同類型、不相關的細胞 -- 特化胸腺細胞（thymus cell）。當與其他類型的胸腺細胞混合後，將之移植到老鼠體內，這些細胞形成一種替代器官，那具有與健康原生成體體內胸腺一樣的結構、複雜性與功能。在實驗室內，這種再程式化細胞也能夠製造 T 細胞 -- 一種白血細胞，對於對抗感染相當重要。
研究者希望，將他們實驗室製造的細胞進一步改進後，能成為「一種可輕易獲得之胸腺移植治療」的基礎，用以治療那些免疫系統衰弱的人們。它們也能夠用來製造與病患相配的 T 細胞。這項研究今日發表在 Nature Cell Biology 期刊上。
胸腺，位於心臟附近，對免疫系統而言是一種非常重要的器官。它能產生 T 細胞，那透過巡檢體內異常的細胞與感染來預防疾病。當它們偵測到問題時，它們會接上一套協調過的免疫反應，那會試圖消滅有害細胞，例如癌症，或是細菌與病毒那樣的病原體。那些胸腺作用不正常的人們，無法製造足夠的 T 細胞，也因而非常容易受到感染。那對於某些需要進行骨髓移植的患者（例如治療血癌）來說，更是一大問題，因為移植之要重建免疫系統時需要一個可用的胸腺。此問題亦會影響小孩。每年在英國誕生的小孩中，有 4,000 位嬰兒的胸腺無法正常作用或甚至完全缺乏胸腺（由於 DiGeorge 症候群這樣的遺傳疾病）。
胸腺失調有時候能藉由融入（infusions）額外的免疫細胞，或是誕生後馬上進行胸腺器官移植而獲得治療，但二者接會面臨缺乏捐贈者以及捐贈者與受贈者組織是否相配的問題。
能以來自實驗室的細胞，創造出一個完全可移植的胸腺，在這些症狀的治療上將會是一大突破。雖然有數個研究已經證明，有可能在培養皿中製造類型截然不同的一群細胞，例如心臟或肝細胞，不過科學家尚無法以體外創造出來的細胞培養出完整無缺的器官。
來自愛丁堡大學 MRC Centre for Regenerative Medicine 的 Clare Blackburn 教授領導這項研究，表示：
"從實驗室內的細胞培養出替代器官的能力是再生醫學中的「聖杯」之一。但是實驗室培養器官的大小與複雜度直到目前為止都有所限制。藉由直接再程式化細胞，我們試圖要創造出一種人造細胞類型：當移植時，能形成一個完全組織化與有用的器官。這是朝向「在實驗室中產生一個在臨床上有用的人造胸腺」的目標邁進相當重要的一步。"
研究者利用取自老鼠胚胎的纖維母細胞完成他們的研究。藉由增加 FOXN1 這種蛋白的濃度（在胚胎中，一般器官的發展期間，那會引導胸腺的形成），他們能夠直接再程式化這些細胞，以形成胸腺上皮細胞（ thymic epithelial cells）這類型細胞。正是這些細胞讓胸腺具有製造 T 細胞的特化功能。
這種誘導式胸腺上皮細胞（induced thymic epithelial cells，iTEC）接著與其他胸腺細胞結合（以支持其生長）並嫁接到基因完全相同之老鼠的腎臟上。在四週後，細胞已經產生結構良好的器官，與健康胸腺具有相同的結構，已經界定明確的區域（稱為胸腺皮質 (cortex) 與胸腺髓質 (medulla)）。iTEC 亦能夠從實驗室的未成熟血液細胞，產生不同類型的 T 細胞。
Dr Rob Buckle，MRC 再生醫學領導者表示：
"為受損組織培養「可替換零件」，能免除從某人移植整個器官到另一人身上的需求，那有許多缺點 -- 尤其是極度缺乏捐贈者這件事。這項研究是朝此目標邁進一個相當令人振奮的早期階段，同時也是直接再程式化技術（藉此細胞類型會轉變成另一種）之潛在能力的有力證明。然而此過程在實驗室環境中，或是在一種安全、受到嚴格控管且適用於人類的環境中被重現之前，仍有許多研究需要進行。"
※ 相關報導：
＊ An organized and functional thymus generated from FOXN1-reprogrammed fibroblasts
http://dx.doi.org/10.1038/ncb3023
Nicholas Bredenkamp, Svetlana Ulyanchenko,＊ 科學家證明刪除1 個基因使哺乳類動物再生
Kathy Emma O’Neill, Nancy Ruth Manley,
Harsh Jayesh Vaidya & Catherine Clare Blackburn.
Nature Cell Biology (2014)
doi: 10.1038/ncb3023
＊ 從百歲人瑞身上誘哄出「回春的」幹細胞
＊ 醫界大突破！ 腦細胞再生專利
＊ 再生胰島素的契機：betatrophin
＊ 耳部移植以電脈衝再生聽覺神經
＊ 禁食觸發受損、老化免疫系統的幹細胞再生
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全球首見 動物體內 育出完整器官
http://news.ltn.com.tw/news/focus/paper/807807
自由 2014-08-26
人工培育細胞重新編程
〔國際新聞中心／綜合報導〕最新一期「自然細胞生物學」期刊刊登的研究成果指出，蘇格蘭科學家運用細胞重新編程技術，將人工培育的細胞與其他細胞混合，進而在老鼠體內培育出完整的人體器官。這是全球首見學界在活體動物體內培育出功能與結構完整的器官，為邁向免除器官移植必要性的重要一步，十年內可望有成，安全且有效地運用在人類身上。
老鼠體內長出人體胸腺
英國愛丁堡大學布萊克本團隊不用一般製造「白板」（blank slate）幹細胞的步驟，而是從老鼠胚胎中取出結締組織（connective tissue）的纖維細胞，透過啟動細胞的「開關」，將纖維細胞直接轉化成完全不同的細胞株，進而製造出所謂的「胸腺上皮細胞」（TECs）。接著團隊將胸腺上皮細胞與其他種「胸腺」（Thymus）細胞相混合，再移植到老鼠體內，在那裡，這些混合細胞自發性地自我組織，四週之後，長成結構完整的器官。
胸腺位於心臟附近，作用就像免疫系統中樞，對抵禦感染至關重要。如果把免疫系統比做軍隊，胸腺的作用就像是作戰基地，而系統內的Ｔ細胞，就像是裝備好武器的士兵，準備抵禦外來入侵者。胸腺有缺陷的患者缺乏可運作的Ｔ細胞，因此對感染極度缺乏抵抗力，而骨髓移植患者的胸腺若有缺陷會特別危險，因為他們接受移植後，需要可作用的胸腺來重建免疫系統。
免除器官移植重要發展
一般而言，若胸腺有病變，可透過注入免疫細胞或出生後立即移植新器官來治療；但由於捐贈者缺乏，加上組織排斥等問題，這兩種方法都極為受限。愛丁堡團隊的新研究，就是想透過技術製造出替代器官，提供給免疫系統不佳的患者，最終目標則是製造出更複雜的器官來供移植。
科學家也曾在實驗室製造過小塊的心、肝，甚至大腦等器官，雖然那些器官都是以幹細胞培育，但其大小與功能的複雜性都非常有限，且無一成功地運用體外製造的細胞，來培育出完整器官。愛丁堡的研究是首度在活體動物體內製造出功能與結構完整的器官，對於人體運用邁出重要一步。
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