利用生物物理效應快速增殖強化間葉幹細胞平台之建立(2/3)

目前世界上有超過三百個異體間葉幹細胞移植已進入臨床試驗階段，在可預期的未來將會應 用在常規醫療中。臨床使用需要大量的細胞，自動化的介入能避免人工操作時的錯誤並降低生產成 本，目前市面上並無適合間葉幹細胞大量生產的自動化機器。本研究團隊已成功架設微流道細胞培 養系統及機械手臂灌注細胞，但瓶頸在於，間葉幹細胞生長過於緻密時會有接觸性提早老化的現象， 所以無法不經繼代培養而大量擴增細胞數。 自動化生產除需克服細胞數量，如何提升幹細胞的活性才是療效之所在。本研究團隊過去數 年致力於利用物理性刺激，透過生物物理效應加強間葉幹細胞的功能。剪應力驅使肌動蛋白絲重整 而動態性的調控間葉幹細胞的活性，肌動蛋白絲的方向在對應不同型態的剪應力時有不同的變化， 而自我更新、分化及旁分泌能力也因不同剪應力而被加強。此外，綠光具有增加間葉幹細胞定向移 行的能力，與活化自動導向細胞內訊息相同。然而，如何將上述研究成果組合在一個自動化機器中， 以量產高品質的間葉幹細胞，著實是一種科學與工藝的挑戰。 本研究目的旨在研發一種結合光及剪應力刺激的自動化微流道細胞培養機，能生產二代間葉 幹細胞。在為期五年的研究中，第一年將製造多種細胞灌注圖形模板，並測試自動化圖形細胞灌注; 第二年設計光刺激裝置及剪應力微流道裝置，並將兩裝置疊接測試；第三年探索幹細胞在自動化培 養系統中的最佳初始培養圖形以避免提早老化；第四年決定強化間葉幹細胞免疫調控、分化及旁分 泌細胞保護力的剪應力最佳化條件；第五年以光刺激間葉幹細胞，比較凍存前後的細胞定向移行能 力，決定光照的最佳化條件，最後組裝原型機。 本研究原創性高，實乃結合吾人過去十年間幹細胞科學研究之成果，研發二代標靶性間葉幹 細胞，並將其轉譯及應用於臨床之實踐科學。本研究成果可增加臨床幹細胞移植療效，降低人為操 作之風險及幹細胞培養的成本，實質嘉惠無數等待幹細胞移植之病患。