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生物材料突破!榮陽交團隊用蠶絲蛋白使心臟恢復跳動

▲胡瑜峰形容,當自己把心肌細胞培養在鍾次文的蠶絲蛋白上,竟發現心肌細胞「活過來」不斷跳動,才開始這項研究並找尋原因。(圖/陽明交大提供)
▲胡瑜峰形容,當自己把心肌細胞培養在鍾次文的蠶絲蛋白上,竟發現心肌細胞「活過來」不斷跳動,才開始這項研究並找尋原因。(圖/陽明交大提供)

記者黃仁杰/台北報導

2021-12-04 09:53:52

台灣約有超過四萬人裝有心律調節器,現在榮總與陽明交大合作團隊在今(4)日發表研究結果,發現一種以蠶絲做成的生物材料,能將原本不會放電的心肌細胞,轉換為可以自我跳動的心臟節律細胞,讓心臟恢復跳動,這項重大發現將改變心律不整的相關治療,同時研究也登上《Nature》旗下的《Nature Biomedical Engineering》期刊。

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陽明交大生物醫學工程學系教授鍾次文,以及台北榮總心臟內科主治醫師胡瑜峰所組成的研究團隊,成功利用來自農委會苗栗改良場所培養的蠶絲,經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。

心臟每分鐘能跳動60到100下,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,起搏器節律細胞老化故障,會進而產生過慢的心跳,例如病竇症候群、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%,65歲以上長者機率更高。

目前的治療方法,就是花兩小時的手術裝設心律調節器,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。

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。

胡瑜峰表示,自己過去曾發表將特定基因注射到心肌細胞的基因療法,但這個方法必須用腺病毒做載體,就像現在新冠肺炎疫苗一樣,用病毒做載體的副作用大,所以才考慮用生物材料的方法。

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