【封面故事】中研院謝清河 領航 iPS細胞心臟再生醫學

2021/11/21
【封面故事】中研院謝清河 領航 iPS細胞心臟再生醫學
中研院生醫所特聘研究員謝清河,為臺灣心臟再生醫學研究的翹楚,引領國內心臟疾病機轉研究與創新療法,已利用iPS細胞結合生醫微機電及微流體技術,研發出心臟晶片與腦晶片,進行藥物毒性測試及新型藥物開發。

Cover Story | 封面故事 Vol. 86 2021-06

臺灣iPS細胞服務聯盟靈魂人物
中研院謝清河 領航 iPS細胞心臟再生醫學

中研院生醫所特聘研究員謝清河,為臺灣心臟再生醫學研究的翹楚,引領國內心臟疾病機轉研究與創新療法,已利用iPS細胞結合生醫微機電及微流體技術,研發出心臟晶片與腦晶片,進行藥物毒性測試及新型藥物開發。他致力推動臺灣學界的iPS研究,擔任科技部生科司「人類疾病誘導型多潛能幹細胞服務聯盟資源中心」計畫總主持人,由聯盟提供iPS細胞產製與分析服務,讓許多研究者可直接進行研究利用,輔導研究團隊踏入iPS領域功不可沒。

撰文/劉馨香


目前人在美國威斯康辛大學麥迪遜分校(University of Wisconsin–Madison),中央研究院生物醫學科學研究所(以下簡稱中研院生醫所)特聘研究員謝清河,正在進行驗證iPS細胞對心肌梗塞治療的大動物模型臨床前研究。初步成果顯示,已經克服了免疫排斥問題,成功移植人類細胞在迷你豬及恆河猴心臟中長出成熟心臟組織,讓iPS細胞心臟再生醫學又往前跨出一大步……。

謝清河是臺灣研究心臟再生醫學的權威及指標人物,也是「人類疾病誘導型多潛能幹細胞服務聯盟資源中心」(簡稱iPS細胞服務聯盟)計畫總主持人,為推展臺灣iPS研究領域的重要靈魂人物之一。


謝清河擔任「人類疾病誘導型多潛能幹細胞服務聯盟資源中心」計畫總主持人,致力推動臺灣iPS研究領域的發展。(圖/謝清河提供)

懷抱心臟再生夢  盼開發心肌再生療法

謝清河從高雄醫學大學醫學系畢業後,到臺大醫院接受心臟外科專科醫師訓練期間,一直對臨床研究非常熱衷。

「心肌細胞一旦壞死,幾乎不會再生,許多因心肌梗塞等原因心臟衰竭的患者,必須以換心來維持生命。不過,臺灣器官捐贈者很少,大多數的患者無法等到合適心臟而離世。」他說。

當時,全球(2000年後)正興起一波幹細胞熱潮,謝清河也開始投入研究心血管相關的幹細胞分化與發育,他希望能開發出診斷心肌梗塞的生物標記,給予病患精準的藥物,開發促進心肌再生之療法。

於是,一完成心臟外科訓練後,謝清河就選擇到美國華盛頓大學(University of Washington)生物工程系博士班繼續深造,接著至哈佛醫學院(Harvard Medical School)和麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)從事博士後研究,專注以幹細胞與奈米科技研究心臟再生,持續懷抱開創新治療方法幫助心臟病患的理想。

會見山中伸彌暢談 栽入iPS未來

學有專精的謝清河回國後,獲聘為成功大學臨醫所助理教授和成大醫院主治醫師。2007年,才回臺後一年,他就獲邀至加州大學舊金山分校演講。

同樣在這年,山中伸彌(Shinya Yamanaka)從成年人類皮膚纖維母細胞中,成功培養出「誘導型多潛能幹細胞(簡稱iPS細胞)」,研究一發表,震撼了生物醫學界。

當時,山中伸彌正好兼任加州大學舊金山分校格拉德斯通研究所(Gladstone Institute)高級研究員。經由校方安排,謝清河與山中伸彌兩人促膝暢聊了iPS細胞的未來機會。

謝清河表示,很欣賞一樣是醫師科學家的山中伸彌,他也特別分享與他的互動與長期觀察:山中伸彌不太愛講話,是個很專注的人,會持續在同一個領域深耕。

「山中伸彌還很喜歡跑馬拉松」,謝清河認為,跑馬拉松就像做科學研究一般,需要忍受長時間的孤獨,並不斷挑戰自我。

取經美、日 iPS細胞製造與分化技術

謝清河表示,以胚胎幹細胞作為心肌細胞的來源,曾經也是吸引科學家的方法,不過,胚胎幹細胞如器官移植一樣有免疫排斥與倫理疑慮的問題。

「山中伸彌的方式,可將自己的體細胞轉變成類似胚胎幹細胞的iPS細胞,再分化成各式各樣的細胞,不僅撇除胚胎幹細胞來源問題及倫理疑慮,還能解決免疫排斥問題。」這樣的概念,讓謝清河一頭栽入iPS領域。

不過,謝清河坦言,研究iPS細胞之路,前幾年走得跌跌撞撞。「生命很複雜,現在看來簡單的小問題,包括要轉殖哪些基因、轉殖方式、轉殖的時間點等,當時都卡關很久!」

他透過人脈派人至日本和美國受訓學習iPS細胞技術及其心肌細胞分化,包括山中伸彌所在的京都大學iPS大本營、他的母校西雅圖華盛頓大學莫查理(Charles Murry)教授實驗室與史丹佛大學(Stanford University)吳慶明(Joseph Wu)教授實驗室。

謝清河一步步帶領實驗室團隊多年探索與改良,iPS細胞製造與分化技術才逐漸發展成熟,也開始有其他研究團隊尋求合作。

謝清河發現,許多研究者正經歷他當年類似的痛苦,於是,謝清河聯合多位專家討論後,決定成立一個服務聯盟,以幫助研究者們省去前期的摸索過程。

成立臺灣唯一iPS服務聯盟  全球第四大細胞株存量

2015年,「人類疾病誘導型多潛能幹細胞服務資源中心(Human Disease iPSC Service Consortium Resource Center)」在「生技醫藥國家型科技計畫」補助下正式成立,並被納入科技部「生技醫藥核心設施平台」(NCFB)下,成為臺灣產學研界第一且唯一之iPS細胞核心設施。

聯盟主要提供iPS細胞產製、特性檢驗、公開寄存、基因編輯核心服務與iPS細胞及其特定衍生物之供應。

成立6年來,聯盟已經輔導35個研究團隊踏入iPS細胞研究,產製35種疾病的iPS疾病細胞株超過100株,並產製15株的iPS健康細胞株作為對照組,公開寄存於食品工業研究所的生物資源保存及研究中心,開放給全臺的研究者申請使用。

謝清河表示,目前、iPS細胞服務聯盟公開寄存的細胞株數量已經躍居全球第四多,僅排在日本、德國、中國之後,「相較各國,臺灣以不到人家十分之一的有限資源與經費,如此成果,足以顯示臺灣iPS的研究能量不輸國際。」

不過,謝清河最自豪的是,「iPS細胞的產製流程,從捐贈者抽血開始,每一步驟皆嚴格追蹤,服務聯盟的品管(QC)及品保(QA)做得非常好。」

為了確保每一株公開寄存的iPS細胞品質,除了有非常完整的定性分析,包括:基因表現分析、蛋白分析、體外及體內分化等之外,研究團隊還進一步針對這些幹細胞株進行更深入的研究。例如:針對細胞複製數量變異(Copy Number Variant, CNV)的研究,他們透過全基因體定序後,找到了10個特定的CNV位置,以及7項與細胞重新編程(Reprogramming)相關的「多型性」(Polymorphic) CNV區域。

謝清河特別提及,iPS細胞產製與分析服務的申請者有超過一半為臨床醫師,謝清河很高興為忙碌的醫師節省大量時間,「投入解決人類的疾病問題,正是iPS細胞研發的意義所在。」他說。

>>本文節錄於《環球生技月刊》Vol. 86

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