治癒退化性關節炎現曙光！台首創「雙向基因調控系統」活化軟骨細胞增17倍
郭庚儒 報導 ｜ 2020/04/09 11:45
清大、中國醫藥大學及長庚醫院，組成跨校、跨領域合作團隊，領先世界開發「新型雙向基因調控系統」，並用於調節間葉幹細胞的分化路徑，進而促進骨組織再生、修復關節軟骨，可望治癒退化性關節炎。
人體多種組織，如膝關節軟骨及頭蓋骨，自我修復能力不佳，若是膝關節軟骨受損，就會進一步造成退化性關節炎及膝蓋疼痛。目前間葉幹細胞是用於細胞治療，修復組織的重要細胞來源；但實際應用時，幹細胞內有多種調控分化的基因表現不受控制，往往無法分化成適當的細胞，造成修復效果不佳。
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世界首創雙向基因調控系統 應用於組織再生
為精準調控基因表現，清華大學化工系講座教授胡育誠與中國醫藥大學助理教授林進裕，以及長庚醫院骨科醫師張毓翰組成跨校、跨領域合作團隊，以CRISPR/Cas9基因編輯技術為基礎，領先全世界首創「雙向基因調控系統CRISPR-AI」，並用於組織再生，成果已發表於頂尖國際期刊《核酸研究》。
團隊利用突變後的Cas9蛋白（dCas9），並設計2種導引RNA （sgRNA）骨架。第1種sgRNA骨架（sgRNAa），可與dCas9及促進基因表現的轉錄因子結合，並標定到促進幹細胞往軟骨細胞分化的基因Sox9。第2種sgRNA骨架（sgRNAi）則可與dCas9及轉錄抑制因子結合，並標定到促進脂肪分化的基因PPAR-γ。
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▲「雙向基因調控系統CRISPR-AI」。
胡育誠強調，目前全世界尚未有同時活化及抑制多種基因，以促進組織再生的前例。將CRISPR-AI系統送入幹細胞後，與原來幹細胞相比，可同時活化Sox9表現17倍，並抑制PPAR-γ表現達70％。
胡育誠進一步說明，藉由同時活化與抑制2種路徑的重要調控基因，CRISPR-AI系統可促進幹細胞往軟骨分化，並抑制細胞往脂肪分化，大幅提升幹細胞分化成軟骨細胞的效率；將此細胞送入頭蓋骨組織缺陷，可先形成軟骨再分化成硬骨，也大幅提升頭蓋骨的修復效率。
CRISPR-AI可用於細胞療法及癌症治療
胡育誠表示，CRISPR-AI系統可同時精準調控多種基因的表現，導引幹細胞分化成特定細胞，未來可用於幹細胞研究，並用於修復關節軟骨，治療退化性關節炎，或是修復其他組織；CRISPR-AI系統也具潛力用於改造免疫細胞，增加免疫細胞毒殺癌細胞能力。
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◎ 圖片來源／科技部‧達志影像/shutterstock提供
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