【封面故事】「粒線體之父」魏耀揮 臺灣iPS幕後推手 40年粒線體研究 奠基本土疾病iPS細胞庫

2021/12/31
【封面故事】「粒線體之父」魏耀揮 臺灣iPS幕後推手 40年粒線體研究 奠基本土疾病iPS細胞庫
有臺灣「粒線體之父」稱譽的馬偕醫學院創校校長魏耀揮,是我國20餘年來生醫發展重要的幕後推手,他埋首粒線體疾病研究40年累積下來的檢體,也在iPS細胞技術問世後,成為推動建置我國人類疾病模型iPS細胞庫

Cover Story | 封面故事 Vol. 86 2021-06

40年粒線體研究 奠基本土疾病iPS細胞庫
「粒線體之父」魏耀揮 臺灣iPS幕後推手

有臺灣「粒線體之父」稱譽的馬偕醫學院創校校長魏耀揮,是我國20餘年來生醫發展重要的幕後推手,他埋首粒線體疾病研究40年累積下來的檢體,也在iPS細胞技術問世後,成為推動建置我國人類疾病模型iPS細胞庫最重要的貢獻者。

撰文/吳培安


魏耀揮是臺灣生物醫學發展上功不可沒的指標性學者,不僅先後於陽明大學任教三十餘年,更在2009年出任馬偕醫學院創校校長,在北海岸的三芝從無到有,建起極具醫學人文與自然景觀的醫學院校園,培育出一代代有著濟世胸懷與服務熱情的畢業生,特別是為臺灣偏鄉培養一批有愛心的醫護人才,「培育出比自己優秀的學生」成為他最常與人分享的驕傲。

他的學生更在全臺各地開枝散葉,其中不乏知名科技人才與傑出學者,例如:前科技部政務次長謝達斌、疾病管制署副署長莊人祥、彰化基督教醫院副院長劉青山、慈濟大學醫學院前院長楊仁宏、陽明大學藥理研究所教授李新城、臺北醫學大學醫技系所主任高淑慧、花蓮慈濟醫院醫研部副主任馮清榮、中國醫藥大學生物醫學研究所助理教授王志豪,都是魏耀揮教過的學生。

除此之外,魏耀揮更親身走進公衙門,參與推動國家科學/教育發展。2001至2005年間擔任行政院國科會生物科學發展處處長,推動農業生物技術、生技製藥和基因體醫學等三大國家型科技計畫,奠下臺灣生醫今天能迅速跨域ICT的基礎;2008~2010年擔任教育部顧問,2010至2013年分別擔任教育部醫學教育委員會委員及醫學教育委員會常務委員兼基礎醫學召集人。

現在的他,還是科技部「科技治理專家小組」的專家委員,在每個月的會議上,勇於直言臺灣科技政策與發展的「缺口」。魏耀揮也在2017-2019年擔任科技會報辦公室首席評議專家兼生醫及新農業群組召集人,當時就提出國家科技發展內部環境建構不完整的問題與報告,建議政府要超前佈署,落實疫苗產業、細胞與基因治療的產業發展。

「臺灣粒線體之父」致力難解疾病臨床研究

魏耀揮更是享譽國際的粒線體研究科學家。從1976年起,他發表了超過420篇國際學術期刊論文,更在2003年2月號召成立「亞洲粒線體醫學與研究學會」、2007年共同創辦「臺灣粒線體研究與醫學學會」,被譽為「臺灣粒線體之父」。

魏耀揮的粒線體研究之路,最早可追溯到1976年9月,他在臺大農化系蘇仲卿教授的鼓勵下,赴美國紐約州立大學Albany校區化學系攻讀生化博士,蘇仲卿希望魏耀揮能學習到臺灣當時沒有的粒線體呼吸和ATP合成生化技術。因此,他的博士論文就是研究粒線體中進行氧化還原反應的細胞色素氧化酶。

1980年12月,魏耀揮順利取得博士學位,在擔任1年的博士後研究員後,和太太、女兒一起回到臺灣,出任陽明醫學院生物化學科副教授,把新知識和技術帶回臺灣繼續研究粒線體,並逐漸從基礎生醫科學轉向人類疾病醫學研究。

魏耀揮笑說:「粒線體研究難度非常高,當時臺灣研究粒線體的學者不到5位,而且後來其他人幾乎都轉行了!」

魏耀揮的研究團隊成為全臺僅有,加上在陽明大學醫學院,有著無可取代的學術棲位,許多臨床醫師常帶著臨床無法診斷的案例登門求解。疑難雜症問題包括從精子粒線體活性不足導致的不孕症,到後來心臟疾病、神經肌肉疾病、失明、聽損、運動障礙等,跨科別的問題越來越多。

「當時很多難確診的疾病,其實都和粒線體功能缺陷有關。據估計,有超過300種粒線體功能異常疾病。粒線體缺陷疾病的診斷與治療是未滿足的醫療需求,也是臨床和基礎研究合作的大好機會。」魏耀揮說。

生技小辭典»什麼是粒線體?

粒線體(mitochondrion,複數形為mitochondria),是細胞內氧化磷酸化和合成腺核苷三磷酸(ATP)的主要場所,為細胞的活動提供了化學能量,所以有「細胞的發電廠」(the powerhouse of the cell)之稱。 除了為細胞供能外,粒線體還參與諸如細胞分化、細胞訊息傳遞和細胞凋亡等過程,並擁有調控細胞生長和細胞週期的能力。

粒線體疾病遺傳分子診斷 全臺僅有 

1988年,魏耀揮和學生開發出診斷粒線體DNA突變的分析方法,只需要取來自毛囊、肌肉或皮膚的一點點組織或血液檢體,再搭配醫師對病人的臨床檢查報告,就可以利用聚合酶鏈鎖反應(PCR)增量檢體DNA,再以限制酶切割PCR產物或直接定序,進行粒線體疾病的分子遺傳學診斷。

也因為是國內唯一提供這種分子診斷的研究室,而且為了幫助病患幾乎都是free-service,他還曾經專程搭飛機到高雄,只為了取一位病人的檢體;在助人的過程中,他在粒線體疾病研究的名聲逐漸遠播,更累積了許多醫師人脈和研究資源,所取得的粒線體疾病患者檢體和建立的細胞株也越來越多。

過去40年多來,團隊為超過500位粒線體疾病患者,進行粒線體DNA突變的全面篩檢,建立了臺灣地區各種粒線體疾病患者的病歷、DNA檢體庫、細胞庫及分子流行病學資料庫。

卸下馬偕醫學院的職務後,他被彰化基督教醫院邀請回到故鄉,創建了「粒線體醫學暨自由基研究院」,除了繼續潛心研究粒線體疾病,也投身遺傳診斷衛教諮商、參與倡議粒線體疾病治療指引,並鼓勵更多年輕人加入粒線體研究。

參訪日本CiRA看見iPS細胞治療潛力

他和許多臨床醫師密切合作、累積下來的粒線體疾病組織庫和生醫研究成果,也成為後來臺灣「人類疾病誘導型多潛能幹細胞服務聯盟資源中心」(Human Disease iPSC Service Consortium Resource Center)的重要細胞來源,奠定了臺灣發展人類疾病模型的重要基石。

魏耀揮認為,「掌握細胞,就是掌握永續經營的研究資源。」累積40年來的這些檢體,成為我國人類疾病iPS細胞服務聯盟的重要資源。

但魏耀揮說,他決定跨入iPS細胞研究的契機,是在山中伸彌(Shinya Yamanaka)連續於2006年及2007年發表iPS細胞製作方法多年之後。

2019年4月初,他受邀前往日本京都,參加當年度亞洲自由基研究學會(Society of Free Radical Research-Asia)會議,也在陳介甫教授安排下,與中研院劉扶東副院長一起參訪了日本CiRA(京都大學iPS細胞先進技術機構)。

「我們在CiRA看到很多iPS的研發成果。當我看到高橋政代(Masayo Takahashi)將iPS細胞用在眼睛黃斑部病變治療與視網膜再生的臨床實務時,彷彿看見了研究和醫療的結合,能夠帶來治療疾病的希望。」魏耀揮說。

受到參訪日本CiRA的刺激,身任行政院科技會報辦公室首席評議專家兼生醫新農業群組召集人的魏耀揮,當時就強調「細胞治療與再生醫學」的重要性,並提出政策建言,還在一次會議上敦請前衛福部次長何啟功,儘速將細胞治療法規與產業發展規劃完備,並及早送到立法院。

近幾年來,魏耀揮開始將早年建立的粒線體疾病患者皮膚纖維母細胞,透過再編程(Reprogramming)成為iPS細胞,再將這些帶有粒線體DNA突變的iPS細胞分化成心肌細胞、神經元細胞、脂肪細胞等,作為研究各種粒線體疾病致病機制,或是篩選新藥的平台。

對細胞治療寄予厚望 勉勵臺灣環境須建構紮實

魏耀揮對iPS細胞的潛力寄予厚望。除了親身投入研究外,他也支持馬偕醫學院研究聽損的年輕學者許益超,加入由中研院謝清河特聘研究員主持的人類疾病iPS細胞服務聯盟,一起建立臺灣重要的聽損病人與粒線體疾病研究的iPS細胞株。此外,中研院和大學也有不少學者來和魏耀揮尋求各種不同遺傳疾病的合作。

「醫療要進步,就是要靠創新研究不斷前進。我們現在那麼努力,就是看到iPS細胞可以分化成各種細胞用來研究疾病的致病機轉,先了解細胞生理功能缺陷的分子生物學基礎,再來篩選可治療疾病的藥物。」

他以粒線體功能缺陷研究為例,「我們要找出讓燈不要很快暗下來的方法,補強原本低落或喪失的功能。這樣的整合研究,才能有效提供患者更新穎的治療方法。」

但是,魏耀揮同時表示,「日本在再生醫學上的耕耘很紮實,但臺灣的做法常常是跳躍式、缺乏長期發展政策,卻想要趕快商化,反而讓產業很難成長。」

「iPS研發可為疾病治療帶來機會,但我們的環境建構還不夠完整,包括政策、人才、設備、管理機制、法規等,都還有很大的鴻溝或缺口需要持續努力。」魏耀揮說。


魏耀輝認為,iPS研發可為疾病治療帶來機會,但臺灣的環境建構還不夠完整,包括政策、人才、設備、管理機制、法規等,都還有很大的鴻溝或缺口需要持續努力。(圖/本刊資料中心)

>>本文刊登於《環球生技月刊》Vol. 86

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