何睦教授
香港大學李嘉誠醫學院
生物醫學學院助理教授
受精卵經過分裂與分化,產生形態與功能各異的細胞;這些細胞如同積木,按照發育的藍圖組裝成各種器官與組織。過去數十年,胚胎發育被發現與成人疾病有許多相似之處,例如細胞增生和遷移,在胚胎發育與腫瘤侵襲中皆扮演重要角色。受此啟發,我的研究方向從純粹的發育生物學,轉向尋找能夠更真實模擬人類疾病的模型。
在醫學研究中,小鼠是不可或缺的哺乳類動物模型,但終究與人體存在本質上的差異。以呼吸道為例,在正常情況下,氣道靠黏液細胞和纖毛協同來抵禦外敵;一旦失調,就容易引發炎症或感染。可是,人類許多常見的肺部疾病,在小鼠身上往往症狀輕微,甚至完全呈現不出病徵。這樣的差異背後原因複雜,其中包括人類特有的某些細支氣管結構,小鼠體內根本沒有。這種「物種差異」促使我們明白,要研究人類的疾病,極需更貼近人體生理的新模型。
為此,我們團隊開始用細胞「搭積木」,將人類幹細胞轉化為氣道上皮細胞與間質細胞在特殊體系中共同培養,讓它們自發組裝、互相調控,最終長出具備纖毛擺動和黏液運輸功能的「微型活體氣管」(也是氣道類器官)。這種「搭積木」式的策略,顯著提升了模型的仿生程度。
研究顯示類器官在促炎因子刺激下,可快速呈現與人類氣道感染一致的病理特徵,證明其敏感性及可靠度。透過此平台,我們更發現本被認為只會導致腎囊腫的基因突變,竟會直接引發肺部發育不良。這打破了傳統認知,說明新生兒呼吸衰竭不一定只是腎病的併發症,很可能是肺部本身的缺陷,這為臨床早診提供了全新視角。
小鼠模型與人類類器官各有優勢,兩者相輔相成。我們希望透過整合多種研究模型,深入剖析組織再生修復的原理,為醫學提供技術支撐。從胚胎發育的底層邏輯,到再生醫學的臨床願景,「細胞積木」正幫助我們搭建通往精準醫療的橋樑。
< 刊載於《東方日報》>