人類幹細胞成功分化為腦下垂體

人類幹細胞成功分化為腦下垂體(Pituitary differentiated from human embryonic stem cells)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源：ヒトＥＳ細胞から機能的な下垂体ホルモン産生細胞の分化に世界で初めて成功

成人腦下垂體雖僅是1公分大小，卻在調控各種生理反應，如成長、青春期、代謝、壓力反應、懷孕、及生產等，扮演重要的角色。

因此，若腦下垂體的激素分泌細胞機能低下，就會導致各種嚴重的症狀，如血壓低下、電解質異常、意識不清、發育障礙、不孕等。目前並無根本的治療法，僅能實施補充療法以克服激素分泌不足。但面臨一生都須不斷補充激素的困境，且激素必需量時時刻刻在變動，補充療法難以完美調適。因此，若能製作出腦下垂體相同機能的激素分泌細胞，就是有效治療法的契機。

腦下垂體是由口腔外胚層(oral ectoderm)及下視丘神經上皮組織(hypothalamic neuroepithelium)交互誘導所形成。日本名古屋大學等研究團隊發現藉由「刺蝟訊息(hedgehog signal)」增強化合物和「硬骨形成蛋白質BMP(bone morphogenetic protein)」，能刺激人類幹細胞同時誘導試管內口腔外胚層及下視丘神經上皮組織，透過自我組織再造，形成腦下垂體前身(pituitary precursor)。並發現，添加纖維母細胞增殖因子FGF(fibroblast growth factor)，能提高腦下垂體前身的形成效率。

該研究團隊經不斷提升長期組織培養技術，成功使人類幹細胞發育而來的腦下垂體前身成熟，經免疫染色證實已分化出激素分泌細胞。如具有功能的促腎上腺皮質素細胞(corticotrophs)，能在試管中受到促腎上腺皮質素釋素激素(corticotropin-releasing hormone；CRH)刺激，分泌促腎上腺皮質素 (adrenocorticotropic hormone；ACTH)。他們證實腦下垂體前葉(anterior pituitary)具有代表性的6種激素分泌細胞，都已成功分化誘導，並確立數個細胞系譜(cell lineage)的分化誘導法。另外，藉由電子顯微鏡觀察此激素分泌細胞，發現這些細胞具有特殊的分泌顆粒，已達高度成熟。尤其，促腎上腺皮質素及生長素(GH)的分泌細胞，能在試管內正確傳導激素分泌的刺激及抑制訊息，顯示已具備內分泌細胞機能。

圖片來源 : 譯者組織玻片拍攝提供

最後，將源自人類幹細胞的促腎上腺皮質激素分泌細胞，移植至腦下垂體機能不全模式小鼠，發現血液中促腎上腺皮質素或其下游運作的「糖皮質素(glucocorticoid)」分泌量上升，提高該小鼠的活動性及生存率。

成功製作出與人類相同機能的腦下垂體的技術，有希望能在未來應用於再生醫療，治療腦下垂體機能不全的疾病，也有助腦下垂體異常患者的發病機制解析或新藥開發。該研究成果於2016年1月刊載科學期刊「Nature Communications」。

名詞解釋

1. 糖皮質素 : glucocorticoid，糖皮質素是腎上腺皮質激素的一種，由腎上腺表層的皮質所分泌。腎上腺皮質激素是維持身體各種恆定的必需物質；特別在當身體受到壓力時，是誘發耐受反應的重要物質。因此當腎上腺皮質激素完全缺損時，會有致命危險，即使部分缺損也會引發身體出現異常反應。
2. 刺蝟訊息 : hedgehog signal，傳遞至胚細胞(embryonic cells)誘發適當發育的訊息。胚胎不同部位需要不同濃度的刺蝟訊息蛋白質。
   來源 : https://en.wikipedia.org/

延伸閱讀

1. 促腎上腺皮質激素釋放激素
   http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=53191