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清大以超音波活化腦細胞 成功治療帕金森氏症老鼠

清大分醫所副教授林玉俊(左)與醫環系教授葉秩光應用超音波來治療帕金森氏症。圖/國立清華大學提供
清大分醫所副教授林玉俊(左)與醫環系教授葉秩光應用超音波來治療帕金森氏症。圖/國立清華大學提供

國立清華大學分子醫學研究所副教授林玉俊與生醫工程與環境科學系教授葉秩光組成跨領域研究團隊,解開生物為何能聽見超音波之謎,把對超高頻聲波更敏感的細胞蛋白質注射到老鼠深層腦區,讓牠也能感受超音波並進而活化細胞,成功治癒老鼠的帕金森氏症。這項將超音波用於非侵入式細胞療法的創新研究成果,已於今年1月登上國際頂尖期刊「奈米通訊」(Nano Letters),並取得台灣及美國專利,未來也可望應用在人體。

林玉俊長期試圖尋找一種安全、非侵入性的「開關」來控制細胞活性,超音波穿透深度夠,可達15公分,又能聚焦患部,是最安全可行的方式,但如何讓人類的細胞也能感受到超音波並進而活化,成為問題。

林玉俊說,所有的哺乳類動物體內都有一種「高頻聽覺壓力蛋白」(Prestin),會對超音波產生反應,只是人體中這種蛋白對超音波極不敏感,他研究海豚、鯨魚、蝙蝠,透過基因圖譜比對,找到牠們高頻聽覺壓力蛋白中特殊的胺基酸組成,以此改造老鼠的壓力蛋白並殖入細胞,馬上就提升老鼠的超音波的感受能力。

為了讓超音波能用於治療疾病,林玉俊找上葉秩光,由葉設計出特殊的小氣泡,載著改造過的高頻聽覺壓力蛋白基因片段,經靜脈注射到達患部,只要照射超音波,氣泡就會被擊碎,等基因片段進入患部細胞,轉殖後的細胞就能「聽見」超音波的指令。

葉秩光說,帕金森氏症、阿茲海默症都肇因於大腦基底核細胞的退化死亡,如轉殖後的細胞能感受到超音波,照射超音波就像打開了「開關」,可刺激細胞活化,讓長年失修的神經元重新聯繫、形成網路,喚醒沈睡的腦部功能。

研究團隊進行實驗,把罹患帕金森氏症的老鼠放上獨木橋,牠只走了一小段即停滯不前。但經過細胞轉殖並照射超音波治療後,老鼠的活動能力明顯提升,不到3秒就走到了獨木橋終點。檢驗也顯示治療後的老鼠腦中多巴胺大幅增加,證明對治療帕金森氏症已產生成效。

研究團隊進行實驗,把罹患帕金森氏症的老鼠放上獨木橋,牠只走了一小段即停滯不前。但經過細胞轉殖並照射超音波治療後,老鼠的活動能力明顯提升,不到3秒就走到了獨木橋終點。圖/國立清華大學提供
研究團隊進行實驗,把罹患帕金森氏症的老鼠放上獨木橋,牠只走了一小段即停滯不前。但經過細胞轉殖並照射超音波治療後,老鼠的活動能力明顯提升,不到3秒就走到了獨木橋終點。圖/國立清華大學提供

帕金森氏症 基因 蝙蝠

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