調控間質幹細胞於骨質疏鬆症之治療
#提升間質幹細胞分化效能 #細胞外間質纖維連接蛋白之純化技術
計畫宗旨與展望
骨質疏鬆症是由新骨組織的產生與舊骨組織的破壞之間的不平衡所引起的,是一種影響全世界數百萬人的疾病。目前為止,骨質疏鬆症的治療是利用抑制蝕骨細胞活性以減緩舊骨組織的破壞,然而對於已經破壞的骨組織卻無法有效率的恢復。間質幹細胞為多效性祖源細胞,能分化成多種細胞,所以在臨床上可以做為細胞治療的材料,為骨質疏鬆症病人帶來希望。然而在體內骨再生情況下,幹細胞分化的狀況通常會受到病人體內微環境的影響,例如:脂肪堆積造成間質硬度變軟、骨組織孔徑變大、或細胞外間質組成變化…等。所以,目前尚無法有效的利用間質幹細胞治療骨質疏鬆症。
為了有效提升間質幹細胞應用於治療骨質疏鬆症病患,我們實驗室積極探討間質幹細胞的分化效能如何受到骨質疏鬆症病患體內細胞外微環境變化所調控,包括其所產生的物理性或化學性刺激訊號。目標在有效操控間質幹細胞,以使其運用於骨質疏鬆症的臨床醫療應用。
計畫內容與關鍵技術
我們研究團隊針對間質幹細胞上用以感知並傳遞細胞周圍微環境訊號的胞器-黏著斑(focal adhesions)。已知在黏著斑感應來自細胞外微環境的信號,會在黏著斑大小及蛋白組成上作對應的改變,以傳遞訊息,來促進細胞黏著、細胞骨架重整和決定間質幹細胞分化命運。我們研究團隊透過分離及分析黏著斑訊號,進一步透過調整黏著斑蛋白組成,以增加間質幹細胞在骨分化方向的效能(圖一)。
我們更與以色列本古禮安大學(Ben-Gurion University of the Negev)科學家Dr. Mark Schvartzman合作,開發調控細胞黏著訊號晶片,以提升間質幹細胞骨質分化能力(圖二)。
最後,為了在未來能夠更有效開發提升間質幹細胞分化效能的生物材料,我們研究團隊已經成功開發純化有效活化黏著斑的細胞外間質蛋白-纖維連接蛋白(fibronectin)的技術,目前已經獲得中華民國及美國正式專利,並與嘉生細胞科技股份有限公司進行技術授權,以進行不同生醫材料開發。
總結實驗結果,透過以生物材料或基因調控方式操控黏著斑訊號,將能有效提升間質幹細胞骨分化效能,對開發用於骨質疏鬆症的臨床醫療治療技術提供新的契機。
亮點績效
1. 發展國際合作以共同開發調控間質幹細胞分化效能的生物晶片。
2. 細胞外間質纖維連接蛋白的純化技術,獲得中華民國及美國的專利,及國內嘉生細胞科技股份有限公司的技術授權。
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