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新2手机管理端网址:荣阳交团队运用生物材料 以蚕丝蛋白让心脏恢复跳动

admin2021-12-0632

阳明交大生物医学工程学系教授钟次文(中)所率领的研究团队,找到蚕丝蛋白让心脏恢复跳动的治疗机制。(阳明交大提供/李侑珊台北传真)

台湾约有超过4万人装有心律调节器,阳明交大携手台北荣总组成研究团队,共同发现一种以蚕丝做成的生物材料,可以将原本不会放电的心肌细胞,转换为可以自我跳动的心脏节律细胞,让心脏恢复跳动。这项重大发现改变人们对治疗心律不整的看法,也让来自台湾本土的研究登上国际舞台。

每分钟约60-100下的心跳,来自于心脏起搏器节律细胞 (sinoatrial node)的放电,自发的电流让心脏的肌肉能够收缩把血液打到全身。不过随着年龄增长,器官用久了总会耗损。因为起搏器节律细胞老化故障,会进而产生过慢的心跳,例如病窦症候群、房室传导阻滞等,病人就会出现虚弱无力、呼吸困难、晕倒、甚至猝死等症状,盛行率约1%到2%,如果是65岁以上长者这个数字可能更高。

台北荣总心脏内科主治医师胡瑜峰。(阳明交大提供/李侑珊台北传真)

目前治疗这类心脏传导疾病的方法就是花2小时的手术,在身体内装设心律调节器。不过心律调节器大约6到8年需要换电池,侵入性手术也有手术感染的风险,甚至在手机盛行的年代,这类安装电子调节器的患者也必须尽可能让手机远离心脏。所以科学家无不希望找到可以替代方法。

阳明交大生物医学工程学系教授钟次文,以及台北荣总心脏内科主治医师胡瑜峰所组成的研究团队,成功利用来自农委会苗栗改良场所培养的蚕丝,经纯化制成蚕丝蛋白凝胶,注射到小鼠心脏后,让原本不会跳动的心肌细胞,转换为可以放电跳动的起搏器节律细胞。蚕丝蛋白过去就曾用来作为手术缝线、人工敷料等,这是首次发现蚕丝蛋白除了力学与生化特性外,还有细胞转化及制造生物电能的性质。

研究团队在动物实验中发现,蚕丝蛋白做成的生物材料,能促成钙黏蛋白在心肌细胞的异位表达启动了一连串下游的机转,才让心脏重新放电并恢复心跳。换句话说,研究团队等让心脏重新生成了放电的细胞。如此一来一旦窦房结老化或病变,新生成的细胞可接续承担放电让心脏跳动的重要作用。

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北荣心脏内科主治医师胡瑜峰表示,自己过去就已经发表将特定基因注射到心肌细胞的基因疗法,但这个方法必须用腺病毒做载体,就像现在新冠肺炎疫苗一样,用病毒做载体的副作用大,而且多少都有疑虑,所以才考虑用生物材料的方法。

阳明交大生物医学工程学系教授钟次文说,研究团队尝试数十种生物材料,最终找到蚕丝蛋白的方法。他说,蚕丝蛋白因为生物相容性高,作为生物材料其实有迹可循,包含人工皮肤、手术缝线、伤口敷料都可以发现它的踪影。自己过去也曾用相同材料制成修补心肌细胞的心肌缀补片,可见国内自产的蚕丝也有高阶医材应用的潜力。

胡瑜峰与钟次文是在4年前的某个会议上相遇,才激起这次合作的火花。胡瑜峰形容,当自己把心肌细胞培养在钟次文的蚕丝蛋白上,竟发现心肌细胞「活过来」不断跳动,才开始这项研究并找寻原因。

这项研究在动物实验上证实,除了干细胞培养与基因疗法外,生物材料也有机会治疗心脏传导疾病,获得国际期刊《Nature》旗下《Nature Biomedical Engineering》刊登。

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