生技新知

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幹細胞的雙重魔法-角膜幹細胞技術

幹細胞的雙重魔法！一次生成角膜內皮細胞與角膜基質細胞，眼疾治療進入新紀元
過去，角膜失明患者往往仰賴捐贈角膜進行移植，但捐贈資源稀缺、免疫排斥風險高，使得治療之路充滿挑戰。然而，一項最新研究突破了再生醫學的限制，科學家成功從人類多能性幹細胞（hPSC）中，同時分化出角膜內皮細胞（CECs）與角膜基質細胞（keratocytes），開啟了角膜修復與再生的雙軌新篇章！

幹細胞的分化魔法：一次生成兩種關鍵細胞！
角膜內皮細胞與基質細胞是維持眼睛透明視覺不可或缺的角色。前者像是「角膜水管工」，負責排除多餘水分、維持角膜透明；後者則像是「角膜支架」，支撐角膜結構並調控其彈性與強度。
這項由再生醫學專家團隊發表的研究，首度展示如何運用一步驟的誘導技術，促使幹細胞共同分化為這兩種細胞類型，並進一步進行純化與富集（enrichment）。不僅大幅簡化實驗流程，更提升產出效率，為未來臨床應用奠定基礎。

（A）在En分化流程下，第8天（D8）可觀察到多邊形的人類多能性幹細胞來源角膜內皮樣細胞（hPSC-CEnC），以黃色箭頭標示，同時也可見間質樣細胞群過度生長的現象（以白箭頭與灰色虛線區域標示）。
（B）第8天的免疫螢光染色顯示，細胞群落區域內可見表達lumican（LUM，紅色）的細胞，並與ZO-1（綠色）共同表現。DAPI（藍色）標示細胞核，「Merge」為所有染色合併的圖層。
讓實驗室成為「角膜工廠」：打造高純度、高效率的細胞製程
研究人員發現，透過調控WNT與TGF-β信號路徑，能夠精準誘導hPSC向前角膜神經脊來源的細胞發育，再進一步誘導其分化為CECs與keratocytes。過程中使用特殊表面標記（如CD166與CD200）進行細胞純化，有效將兩種細胞類型分離並擴增，打造出細胞「分裝流水線」。
值得一提的是，這些實驗室培養出的細胞不僅形態正常，還具備高度功能性表現，包括CECs的水通道蛋白（如AQP1）與Na⁺/K⁺-ATPase酶活性，均與天然角膜細胞相當。keratocytes則展現出透明質酸合成能力與基質組成蛋白的產生潛力，顯示它們能在實際醫療中發揮作用。
再生醫學的下個目標：角膜重建與個人化治療
這項創新的幹細胞分化技術，不僅有望替代目前仰賴捐贈的角膜移植，更可能推動「個人化角膜再生」的實現。例如，未來患者可望利用自身誘導多能幹細胞（iPSC），培養出與自身免疫相容的角膜細胞，進行修復甚至「客製化角膜構築」！
此外，這項技術也為眼科藥物開發與毒理研究開啟新天地。研究人員可以透過實驗室培養的角膜細胞模擬人眼環境，大幅降低對動物實驗的依賴，加速新藥的安全性與有效性測試。
一步到位的角膜再生，離我們還有多遠？
儘管目前仍處於前臨床階段，但這項研究證明：藉由精準誘導與細胞純化策略，我們正逐步邁向可規模化生產、可臨床轉譯的角膜再生療法。結合生物材料與3D列印等技術，未來「實驗室製造角膜」將不再是夢！
視界再現，不再只是移植的選項，而是來自自己細胞的修復奇蹟！
隨著幹細胞科技突飛猛進，角膜疾病的治療將迎來更安全、可及與個人化的新時代。

【氣泡科技Sparkling Sciences】翻譯編輯
資料來源：Co-differentiation and enrichment of corneal endothelial cells and keratocytes from human pluripotent stem cells
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