至2019年的統計，台灣約有60萬人患有因心跳過慢的心律不整而接受治療。國立陽明交通大學生物藥學研究所胡瑜峰教授已投入心臟領域多年，談起自己為什麼會特別將研究聚焦在「心律不整」，胡瑜峰將自己比喻為一個修電路板的人：「如果治療像心肌梗塞這類的心臟疾病，你可以清楚看到一條血管，然後把血管打通就對了；但是面對心律不整就像修電路板，需要想像為什麼心臟會產生電流？電流從細胞哪裡來？心臟又是如何控制電流？也因為這些問題比較抽象又相當具有挑戰性，讓我覺得很有趣。」
胡瑜峰口中的「電流」不是單純比喻，而是與心臟跳動息息相關的機制。胡瑜峰解釋，在心臟有一種細胞扮演軍隊總司令的角色，就是所謂的「節律細胞」，這些節律細胞每放一次電，就會將電流傳至心臟各處並讓心臟收縮一次。因此如果節律細胞發生問題，導致電流無法傳到心臟各處，就會造成心跳不規則甚至停止跳動的情形，產生「心律不整」的症狀。
植入心律調節器後的課題
針對心律不整的治療，如果是心臟跳動太快的情形，第一步通常會採取藥物控制；如果是跳動過慢的狀況，標準治療方式就是在身體植入「心律調節器」，由醫生拉一條電線鎖在心臟肌肉，並在體內胸口下方安裝電池固定放電，讓電流能透過電線傳到心臟，代替故障不放電的節律細胞。
但是當病患植入心律調節器後，仍需面對幾個問題。首先，裝置機器必須經過一到兩小時的手術，將胸口開一個洞後把電線埋進去，留下的傷口會存在感染風險。其次，在鎖上電線的過程中，可能造成出血或很少見的心臟破裂的情形。第三，調節器本身需要電池維持，效期約為六到八年，待電池效期過後就必須再次開刀。最後，心律調節器也會有故障的可能，因此必須定期檢查機器是否移位、電線是否脫落等問題。
瞭解心律調節器在臨床上的不足後，胡瑜峰開始思考有沒有更好的取代方式。「既然原本的節律細胞故障，那就在心臟做出新的節律細胞取代故障的部分，這樣不必鎖上電線與電池就能解決問題，我們的理想是這樣，」胡瑜峰說。
「生物心律調節器」為治療帶來全新可能
多年來胡瑜峰致力研究「生物心律調節器」，期待以基因和生物材料取代機器，解決植入心律調節器後的問題。回首自己的研究歷程與突破，胡瑜峰從幹細胞的技術進步開始談起。現在醫學可以將特定基因帶入皮膚或血液細胞，讓細胞成為人類最原始、可以分化為所有器官的「多元性幹細胞」，於是胡瑜峰將此種技術應用在心臟，發現將TBX18（又稱為T-box 18，是參與胚胎心臟發育過程的基因之一） 基因植入心臟肌肉細胞後就能轉化為節律細胞。因此一旦心臟負責發電的節律細胞故障，就能透過帶入基因、轉換肌肉細胞的方式，取代讓無法跳動的節律細胞。
後來胡瑜峰意識到基因技術的限制，就是必須透過病毒才能將基因帶入細胞，這也會對被植入者的身體帶來些許影響，促使他進一步找尋不必依賴病毒就能轉換細胞的方式。胡瑜峰分享，他一直對蠶吐絲並包覆自己後，進化為蛾的現象相當感興趣，這種從蠶變為蛾的「型態轉化」，和心臟與節律細胞的轉換概念有些相似，因此胡瑜峰與研究團隊便將目光特別放在蠶絲上，最終也成功從蠶絲萃取蛋白，讓心臟肌肉細胞不必依靠病毒，就能自然轉化為節律細胞，降低對患者身體的負擔。
「投入研究生物調節器最大的理想，就是我們都不希望以後變成機器人。人最終的治療都不應該『機器化』，而是要讓人做得跟『人』一樣，」胡瑜峰秉持這樣的想法，持續在生物心律調節器的研究領域尋求突破，期待能加速生物心律調節器真正應用在臨床的腳步。隨著醫學界對於細胞轉化技術的關注，未來不只在心臟，像是神經細胞與胰臟細胞也都有應用細胞轉化技術的可能，並有機會讓受損的神經細胞復原再生、讓胰臟細胞分泌胰島素等。儘管細胞轉化技術可能還需一段時間才能實際應用在臨床，但仍舊為心律不整、脊椎損傷與糖尿病等患者，帶來一絲治癒疾病的曙光。
資料來源
● 採訪國立陽明交通大學生物藥學研究所胡瑜峰教授
本文授權轉載自科技大觀園。
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