結合幹細胞組織工程技術 人工氣管移植重建新契機

新網記者歸鴻亭台北特稿
2018/12/19 下午 12:35:38 / 醫療保健

　以人工氣管進行氣管移植重建手術至今仍然是全球胸腔醫學最困難的挑戰。近年伴隨著結合幹細胞之組織工程技術的進展，以及3D列印等工程科技的進步，與人體氣管構造相近又具生理功能的仿生氣管成為解決此難題的契機。

台大外科教授暨胸腔外科主任陳晉興說明結合幹細胞組織工程技術作人工氣管移植重建已進入動物實驗階段。(歸鴻亭攝影)

　在科技部再生醫學科技計畫的支持下，台大外科教授暨胸腔外科主任陳晉興研究團隊結合6個各具自動化/力學/材料/幹細胞/醫學/倫理專長，且有高度互補性的教授與醫師團隊，一同為製作仿生氣管的理想而努力。

　陳晉興表示，該研究團隊從需要氣管移植的病人身上取下少量細胞，轉化為誘導性多功能幹細胞(induced pluripotent stem cell, iPSC)。體外大量培養這些幹細胞後，使之附著到客製化的3D列印氣管支架上，最後誘導這些幹細胞分化成為氣管相關細胞，形成可供移植的仿生氣管。

陳晉興研究團隊與機械手臂合影。(歸鴻亭攝影)

　他說，在體外大量培養幹細胞之步驟中，為減輕人力負擔及減少人因的病菌感染可能，以保障臨床使用安全，設計了利用自動化機械手臂來執行日常培養工作。同時，研發類神經網路程式來判斷細胞培養的狀況，及時回饋機械手臂來調整培養條件，除自動化外還達到智慧化細胞培養。

科技部司長介紹陳晉興的研究成果。(歸鴻亭攝影)

　另外，為刺激幹細胞增生與促進分化，研發超音波刺激技術與設備。藉由團隊組建的超音波設備，將機械波傳遞進入細胞，而激活細胞內部的生理反應。該團隊是學術上首次利用即時影像證實超音波可活化細胞的團隊。

人工氣管移植重建時的CT scan 3D影像重組。(科技部提供)

　陳晉興指出，繼培養足量的高品質幹細胞後，利用團隊所研發之適合活體移植可生物降解的材料，做成氣管支架，以種植這些幹細胞。此支架具專利的細節構造除允許幹細胞生長於其上之外，也能含入小分子藥物，可提供最有效的組織再生。而支架係以3D列印的方式製造，其長短粗細等，可搭配醫學影像而達到客製化，符合個別病人的需求。

　目前臨床前技術與設備的重大研發成果，已取得專利及技術移轉，而動物實驗也正積極進行當中，後續更即將進入人體臨床驗證。