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獨家》領先全球!三強聯手發現蠶絲蛋白材料 可望取代心臟節律器

萃取後的蠶絲蛋白水凝膠注射到心臟後,可精準將靜態的心肌細胞轉化為起搏器細胞,讓心臟恢復正常跳動,該發現領先全球。(陽明交通大學提供、資料照;本報合成)

萃取後的蠶絲蛋白水凝膠注射到心臟後,可精準將靜態的心肌細胞轉化為起搏器細胞,讓心臟恢復正常跳動,該發現領先全球。(陽明交通大學提供、資料照;本報合成)

2021/12/04 06:00

首次上稿 12-03 23:35
更新時間 12-04 06:00

〔記者楊媛婷/台北報導〕中研院生物醫學科學研究所副研究員、北榮醫師胡瑜峰與陽明交通大學生醫工程系教授鍾次文團隊,經小鼠實驗發現,若將萃取後的蠶絲蛋白水凝膠注射到心臟後,可精準將靜態的心肌細胞轉化為起搏器細胞,讓心臟恢復正常跳動,該發現不僅領先全球,未來若用於臨床,嚴重心律不整患者不用於體內裝設人工心臟節律器(心律調節器),將大幅增進生活品質。

當心臟老化或者有心肌梗塞等疾病時,就會引起心肌細胞缺氧壞死,進而產生過慢的心跳,導致被輸送至全身的血流量會突然減少,病人就會出現虛弱無力、暈倒、甚至猝死等症狀,因此必須裝設人工心臟節律器,以維持心臟跳動,目前全台就至少有4萬人裝有心臟節律器,但心臟節律器每6-8年就必須更換電池,即使現在心臟節律器已縮小許多,但因裝在患者的胸口前,仍難免影響日常生活,如須穿著寬鬆的衣物、避免特定動作,注意傷口感染等;另外電磁波可能會影響心臟節律器,因此手機或會產生磁波的機器要與心臟節律器保持一定距離。

之前的科學研究都著力於植入分化成熟的幹細胞以取代電子心臟節律器,試圖透過體外的幹細胞分離出起搏器心肌細胞,但分化過程複雜、不穩定,很多研究也發現,即使好不容易培養出起搏器心肌細胞,但注射到心臟後,仍無法精準標靶,細胞往往流到人體的其他部位,治療效果有限。

胡瑜峰和鍾次文團隊跳脫從體外培育幹細胞思維,轉從生物材料著手,團隊透過農委會苗改場提供的蠶絲,並用特殊技術萃取的蠶絲蛋白水凝膠(與陽明交通大學鍾次文教授合作),並將蠶絲蛋白水凝膠注入小鼠停止跳動的心臟,透過誘導鈣黏蛋白的異位表達,就可讓原本心臟中不會跳動的心肌細胞轉化為會跳動的起搏器心肌細胞,讓心臟恢復正常的搏動,該技術已於美國、台灣申請專利。

胡瑜峰比喻,就好比車子若發生電路板故障,透過該技術可讓車內故障的電路板直接恢復運作,不用拆開車子換掉所有電路。

蠶絲蛋白運用在生物材料並非頭一遭,胡瑜峰指出,手術常用的縫線就是蠶絲蛋白所製成,蠶絲蛋白做成的絲素膜可以作為人工皮膚,也就是說蠶絲蛋白對人體具有安全性、親和性、無過敏反應等特點,且施打的範圍也很局部,就目前小鼠實驗觀察,具有高度安全性,未來該研究也將往人體試驗進行。

胡瑜峰與鍾次文團隊的該篇研究刊登於國際頂尖期刊《自然生物醫學工程》(Nature Biomedical Engineering)。

中研院生醫所副研究員胡瑜峰,本身也是北榮的心臟內科醫師。(陽明交通大學提供)

中研院生醫所副研究員胡瑜峰,本身也是北榮的心臟內科醫師。(陽明交通大學提供)

陽明交通大學生物醫學工程學系教授鍾次文說,研究團隊嘗試數十種生物材料,最終找到蠶
絲蛋白的方法,也表示國內自產的蠶絲有高階醫材應用的潛力。(陽明交通大學提供)

陽明交通大學生物醫學工程學系教授鍾次文說,研究團隊嘗試數十種生物材料,最終找到蠶 絲蛋白的方法,也表示國內自產的蠶絲有高階醫材應用的潛力。(陽明交通大學提供)

蠶絲生物材料的研發團隊由鍾次文(中)帶領,發現蠶絲蛋白除了力學跟生化特性,也有電的性質。(陽明交通大學提供)

蠶絲生物材料的研發團隊由鍾次文(中)帶領,發現蠶絲蛋白除了力學跟生化特性,也有電的性質。(陽明交通大學提供)