蠶絲蛋白材料可助心臟恢復跳動
【中央社台北四日電】 2021/12/05

台北榮總、陽明交大團隊發現一種以蠶絲蛋白做成的生物材料,可將原本不會放電的心肌細胞,轉換為心臟節律細胞,讓心臟恢復跳動,登上國際專業期刊Nature Biomedical Engineering。

陽明交通大學今天發出新聞稿指出,蠶絲蛋白過去就曾用來作為手術縫線、人工敷料,這是首次發現蠶絲蛋白除了力學與生化特性外,還有細胞轉化及製造生物電能的性質。

這項研究由陽明交大生物醫學工程學系教授鍾次文、台北榮總心臟內科主治醫師胡瑜峰帶領,利用來自農委會苗栗改良場培養的蠶絲,純化製成蠶絲蛋白凝膠,注射到小鼠心臟後,證實可讓原本不會跳動的心肌細胞,轉換為可放電跳動的起搏器節律細胞。

研究團隊解釋,人類心跳每分鐘約六十到一百下,來自於心臟起搏器節律細胞(sinoatrialnode)的放電,使心臟肌肉收縮,進而將血液打到全身。不過隨著年齡增長、器官耗損,起搏器節律細胞老化故障,便會產生病竇症候群、房室傳導阻滯等疾病,使病人虛弱無力、呼吸困難、暈倒、甚至猝死。

上述疾病的盛行率約一%到二%,六十五歲以上年長者可能更高。目前治療方法是裝設心律調節器,但約六到八年就要更換電池,侵入性手術有感染風險,患者還要盡可能讓手機遠離心臟,避免互相干擾,相當麻煩,因此科學家一直在尋找替代方案。

榮陽交團隊嘗試過數十種生物材料,最終找到蠶絲蛋白。鍾次文表示,蠶絲蛋白的生物相容性高,包含人工皮膚、手術縫線、傷口敷料都可發現它的蹤影,他也曾用相同材料製成修補心肌細胞的綴補片。

胡瑜峰表示,過去曾嘗試將特定基因注射到心肌細胞的基因療法,但因用腺病毒做載體,副作用大,所以才考慮用生物材料的方法。胡瑜峰和鍾次文四年前在一場學術會議上相遇,激起這次合作的火花。

這項研究登上國際期刊Nature Biomedical Engineering,獲得國際重視,研究團隊在動物實驗中發現,蠶絲蛋白做成的生物材料,能促成鈣黏蛋白在心肌細胞的異位表達,啟動了一連串下游的機轉,讓心臟重新放電並恢復心跳。換句話說,研究團隊讓心臟重新生成了放電的細胞。如此一來一旦竇房結老化或病變,新生成的細胞可接續承擔放電作用,進而讓心臟跳動。