人類羊膜幹細胞體外分化為心肌細胞之可行性評估

Abstract

"根據世界衛生組織 (World Health Organization) 於2019年的統計，缺血性心臟病 (ischemic heart disease) 已成為全球第一大死因。現今之治療方法仍然無法避免心肌損傷所導致之心臟功能下降，器官短缺也使得缺血性心臟病的後續治療停滯不前。研究指出間葉幹細胞 (mesenchymal stem cells, MSCs) 雖具有複分化潛力及免疫耐受性，已被廣泛應用於幹細胞治療研究，惟體內移植的修復速度較緩慢，無法應付緊急需求，體外分化為心肌細胞有成效不彰之問題，因此本研究擬利用人類羊膜之MSCs (human amnion derived MSCs, hAMSCs) 在體外分化為心肌細胞，並探討其效率及功能。 本研究主要分成二個試驗，試驗一為hAMSCs之分離與培養。羊膜取自亞東醫院剖腹產之婦女，最終分離之細胞在顯微鏡下呈現MSC特有之紡錘狀。細胞表面抗原分析結果顯示這些細胞會表現人類MSCs應表現之CD105, CD73, CD90, CD44；不表現造血細胞相關之CD19,、 CD11b,、 CD34, 、CD45以及HLA-DR，且有部分表現胚幹細胞相關marker，如:SSEA1、SSEA3及SSEA4。並且這些細胞也具有分化成硬骨、軟骨、脂肪細胞的能力，且經RT-PCR分析結果顯示這些細胞會表現多能性相關之Oct4、Nanog及Rex1。前述結果顯示本試驗已從羊膜成功分離出hAMSCs。 試驗二為分化條件測試，本試驗使用BMP4、Activin A、5-azacytidine、CHIR99021及IWP2來做為誘導分化之因子，將這些因子以特定濃度加入hAMSCs之培養液，分別以BMP4/Activin A及其他三種因子的添加與否來將試驗組分為16組，後利用qPCR檢測MLC2v、Nkx2.5及MyoD基因的表現量以探討這些化學分子對心肌細胞分化的影響，結果顯示添加5ng/ml BMP4、10ng/ml Activin A、10μM 5-azacytidine、7.5μM CHIR99021及5μM IWP 2之組別在此三種心肌相關marker中分別具有第二高及最高的表現量(MLC2v：3.82±0.12；Nkx2.5：4.53±0.21；MyoD：6.99±0.66)。此試驗組在後續的免疫染色試驗中顯示有α-actinin及Troponin T的表現。 綜觀上述，本試驗之結果有助於了解hAMSCs在體外分化成心肌細胞之可行性，未來能再深入探討此誘導分化之機制，並進一步改善試驗細節，以期能提高分化效率及功能性，作為治療人類心肌損傷基礎及體外心臟藥物測試之參考。 "