再生醫學與組織工程學應用（Application of Regenerative Medicine and Tissue Engineering)（上）

再生醫學與組織工程學應用（Application of Regenerative Medicine and Tissue Engineering)（上）
國立臺灣大學生命科學系五年級林柏澄

本文章將介紹關於再生醫學、組織工程學及其在商業上的應用與發展。定義上，再生醫學是一門結合了細胞學、工程學以及材料科學的學問。以細胞及其骨架為基底，輔以生物／物理化學因子促使細胞成長，終成為能取代或增進生物器官、組織之功能。而在應用層面上，再生醫學的應用方向主要有下列幾項：一、醫療用途、組織工程；二、毒理、藥理學上的研究輔助；三、幹細胞（臍帶血）儲存及應用、醫療美容產業等。

一、組織工程

圖一、組織工程流程圖（圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Tissue_engineering#mediaviewer/File:Tissue_engineering_english.jpg）

圖一為組織工程學之簡單流程圖。首先，醫生會從待接受移植器官、組織的病人（如燒燙傷）身上取下幹細胞或是仍完好的體細胞，之後將細胞分離並於適當的medium中培養，待細胞數目足夠後將細胞放到支架／骨架（scaffold）上並輔以生物性（生長因子）、物理性（應力、電、光）或化學性（化學分子、藥物）的刺激，最後將成長完成的器官植入病患體內，以增進患者的生活品質及身體健康。

再生醫學目前最受矚目的是「客製化器官」技術，例如由心臟捐贈者處取得器官後，操作人員將介面活性劑（detergent）注入大動脈將心肌細胞溶解殺死，只留下作為骨架的蛋白質骨架。後將受捐贈者的幹細胞放入骨架上並以電刺激其成長，成為完全由受捐贈者細胞組成的心臟器官。由於現行的器官捐贈仍需要配對捐贈者及受捐者的血型、分子標誌（molecular marker），且受捐者一輩子都需要服用抗排斥藥物；未來若相關的技術漸趨成熟，由客製化的技術製造的器官就不會有以上的困擾，讓器官捐贈能更有效率、也可以節省更多資源。

二、藥理、毒理學研究

圖二、晶片上的肺臟示意圖。科學家以肺臟肺泡為模型，將微流道以具有連通管道的平板隔開，管道是用來模擬微血管的通透性。隔板上層塗覆肺臟細胞，下層塗覆微血管壁細胞，用以模擬肺泡功能。
（圖片來源：http://wyss.harvard.edu/viewpage/240/）

圖二中晶片上的肺臟（Lung-on-a-chip）為哈佛大學Wyss Institute研發的晶片器官計畫的最新產物，此技術為藥物篩選提供了模擬複雜器官之機械性及生化性質、成為新的體外檢驗方法。科學家在流道系統中給予其所欲模擬環境的條件（例如在肺部細胞層使氣體流通，在血管層之下則有含有血球細胞的液體流動），並且由於其使用材料及耗材量較小，在技術成熟後可望以晶片器官，取代傳統以身體進行實驗的方式，如此一來能節省研究成本以及實驗的時間，也可以加速促使新型藥物、先進生醫材料等的誕生。

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