超音波活化腦細胞 清大團隊治癒老鼠帕金森氏症

 

2020-02-07 23:30:56  記者／洪美秀／新竹報導

 

一般醫院常用的超音波檢查，現在也能運用到帕金森症和失智症和糖尿病的治療。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跨領域研究團隊，解開生物為何能聽見超音波的原因，把對超高頻聲波更敏感的細胞蛋白質注射到小鼠深層腦區，讓小鼠能感受超音波並進而活化細胞，成功治癒小鼠的帕金森氏症。清大這項將超音波用在非侵入式細胞療法的創新研究成果，今年1月登上國際頂尖期刊「奈米通訊」（Nano Letters），並已取得台灣及美國專利，未來也可望應用在人體。

 

林玉俊說，他長期以來試圖尋找一種安全、非侵入性的「開關」來控制細胞活性；光波雖安全，但僅能作用於人體淺層約0.2公分的深度；磁波可以深入人體，卻無法聚焦，不夠精準；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，但問題是如何讓人類的細胞也能感受到超音波並進而活化？

 

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，幾乎沒什麼反應。但海豚、鯨魚、蝙蝠這些生物能聽見超高頻聲波的原因，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，以此改造小鼠的壓力蛋白並殖入細胞，成功讓小鼠對超音波的感受能力提升了十餘倍。

 

為讓超音波也能用於治療疾病，林玉俊與清大超音波專家葉秩光合作，由葉秩光設計出特殊的小氣泡，就像一艘艘小船，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。

 

葉秩光指出，帕金森氏症、阿茲海默症等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這個「開關」般，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。

 

研究團隊把罹患帕金森氏症的小鼠放上獨木橋，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，小鼠的活動能力明顯提升，不到3秒就走到獨木橋終點，且顯示治療後的小鼠腦中多巴胺大幅增加，證明對治療帕金森氏症有成效。

 

林玉俊表示，這項將超音波化被動檢驗為主動治療的最新技術，還可望應用於治療糖尿病，刺激活化製造胰島素的細胞。