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治療腦瘤:放射線與幹細胞聯手出擊

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寡樹突膠細胞。圖片來源:Gerry Shaw@Wikipedia

大腦如果壞了,可以修好嗎?幹細胞研究是近年的顯學,繼腦中風治療的應用後,幹細胞也被應用於腦瘤放射線治療的傷害修復。

放射線治療可以用來治療癌症,尤其對部分腦癌與肺癌非常有效。但放射線會殺死癌細胞,也會傷害正常的細胞,在腦部可能會造成記憶消退、學習障礙和意識混亂等副作用,需要特別嚴密監控照射的劑量與範圍。

美國Memorial Sloan Kettering Cancer Center神經外科醫師Viviane Tabar著眼於這個問題,她的研究團隊發現:將人類幹細胞植入老鼠腦部後,可以幫助修復腦部受損,讓神經細胞外圍重新形成髓鞘,這篇研究刊登在2015年2月5日出版的《Cell Stem Cell》雜誌上。

研究團隊將人類胚胎幹細胞培養成寡樹突膠細胞(oligodendrocyte)的前驅細胞,再將這些細胞植入18隻老鼠大腦的不同位置。這些老鼠都照許過多次放射線,模擬和腦癌患者相似的放射線治療計畫。研究團隊接著測試了老鼠的學習、記憶與平衡能力。他們發現這些老鼠十週後的表現,比起照過放射線但沒有植入幹細胞的控制組老鼠來得好。

寡樹突膠細胞的功能是包覆住神經細胞,形成髓鞘。而放射線治療特別容易殺死寡樹突膠細胞的前驅細胞。少了這層包覆的髓鞘,神經細胞得傳導就會受到阻礙,造成記憶喪失和其他腦部的問題。

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寡樹突膠細胞包覆神經示意圖。圖片來源:Wikipedia

 

「整個腦部神經傳導的高速公路都有髓鞘的包覆,」Viviane Tabar說。「所以我們希望可以重新補足這些被放射線殺死的細胞,解決這個問題,把髓鞘重建回來。

結果發現,在大腦植入幹細胞的老鼠辨識物體的能力較佳,當研究者移動物體或是拿新物體來取代時他們比較容易發現。在小腦植入幹細胞的老鼠則是平衡與運動調控較佳,可以在轉動的竿子上跑得比較久。若是希望達成學習與運動協調的成效,則需要在兩個位置都植入細胞。

這些移植的寡樹突膠細胞不只可以修復傷害,還可以幫助老鼠提升學習、記憶與平衡的功能。

研究者對老鼠的腦部進行影像追蹤,發現大部分的新細胞在腦部都成功存活並形成髓鞘。雖然從動物進行到人體試驗仍需評估,但這篇研究在老鼠實驗的結果是安全的。老鼠在治療後沒有產生任何移植後的副作用,新移植的細胞並沒有形成腫瘤,也沒有趨化成其他種類的細胞。

艾默理大學(Emory University)的神經學教授Jonathan Glass認為這是個重要的突破,未來可能應用於臨床治療,他說:「這項技術如果用在人類身上,會是治療腦部放射線傷害的重要里程碑。」

參考資料:

  1. J. Piao et al. Human embryonic stem cell-derived oligodendrocyte progenitors remyelinate the brain and rescue behavioral deficits following radiation. Cell Stem Cell. Vol.16, February 5, 2015, p.1. doi: 10.1016/j.stem.2015.01.004.
  2. 2015/02/05. Shots of brain cells restore learning, memory in rats. ScienceNews.
  3. 2015/02/09. An injection of brain cells has restored memory and learning in rats. ScienceAlert.

關於作者

晴瑩

不論在醫院或是泛科學,都是菜鳥實習生。