我想讓大家看一段模特兒的影片 他們是我的工作夥伴 他們都有完美的身材，各個穠纖合度 我有說過他們超美的嗎？ 還有他們是科學模特兒嗎？(笑聲) 你們可能會猜我是個組織工程學家吧 然後這段影片是在拍攝跳動的心臟 這是我在實驗室設計的 我們希望有一天，這些組織 可以當作某些人體器官的替代品 但是我今天要跟大家說的 是為什麼這些組織能成為頂尖的模特兒(模型) 好，讓我們先來看看藥物檢驗的流程 從藥物配方、實驗室測試、動物測試 到臨床測試，也可以稱之為人體實驗 完成這些步驟才會上市 這樣的流程很花錢，很費時 甚至有時候連已經上市的藥物 都會讓人體產生無法預測的反應，造成實質的傷害 而且問題發現得越晚，後果就會越嚴重 我們將之簡化為兩個問題。第一，人類不是老鼠 第二，儘管人和人之間的差異微乎其微 但是我們之間這些微小的差異 卻讓我們代謝藥物的反應和藥效 有天壤之別 所以，如果說我們的實驗室使用了更好的模型 而這些模型不單只是比老鼠更接近人類 還可以反映出人體的多元性呢? 我們來看看，組織工程學能做些什麼 其中一項至關重要的關鍵科技 我們稱之為"誘導性多功能幹細胞" 最近由日本發展出來的 好，誘導性多功能幹細胞 和胚胎幹細胞有許多相似之處 只是沒有道德爭議性 我們誘導細胞生長，舉例來說，皮膚細胞 的方式是植入微量的基因，培養它們 接著就可以採收 所以我們可以欺騙這些皮膚細胞 可以說是讓細胞罹患失憶症，讓他們變回胚胎模式 因此沒有道德爭議性，這是第一個好處 第二個好處是，你可以用它培養出任何的組織 大腦、心臟、肝臟，你們都知道的 都是出於自己的細胞 所以我們可以做出你的心臟，你的大腦的模版 在晶片上 培育出密度和行為模式可預測的組織 是第二步驟，這個進展非常重要 使得這些模型能應用於藥物測試 這張圖是我們實驗室正在發展的生物反應器 它能提高組織工程進行時的模式性和控制性 未來，你們想像一下許多台這種儀器並聯在一起的樣子 裡面有數以千計的人類組織 就好像在晶片上面進行臨床試驗 關於誘導性多功能幹細胞，還有另外一件事 那就是如果我們採集了一些皮膚細胞，例如說 從有遺傳性疾病的人身上 然後我們從中培育出一些組織 我們可以實際利用組織工程的技術 在實驗室裡培育這些疾病的模型 這個例子來自Kevin Eggin在哈佛的實驗室 他培養出神經元 從誘導性多功能幹細胞中 樣本來自Lou Gehrig症 (肌肉萎縮性側索硬化症) 的病患 他將它們分化成神經元，不可思議的是 這些神經元也反應出該疾病的症狀 所以有了這些疾病的模型，我們能以前所未有的速度 反擊它們，還能以前所未有的角度 了解它們，甚至能加快藥物研發的腳步 這是另一個例子，這種遺傳性疾病幹細胞 培育自色素性視網膜炎的患者 這種病是視網膜的衰退 這是我們家族成員常罹患的疾病，我們真的很希望 這類的幹細胞可以幫助我們找到解藥 因此，有些人認為這些模型看起來完美無缺 但是他們會問： "這些細胞真的跟小白鼠一樣好用嗎？" 畢竟老鼠是完整的生物體 器官之間有完整的互動網路 用於心臟的藥會在肝臟代謝 而且有些藥效副產品可能會儲存在脂肪 這些效果在組織工程的模型上不是都看不出來嗎？ 沒錯，這是這領域的另外一個研究趨勢 將組織工程的技術與微流學結合在一起 實際上，這個領域正朝這個方向發展 人體全生態系統的模型 必須包含複合的器官系統才得以測試 為了控制血壓而服用的藥物 可能會影響你的肝臟，服用抗憂鬱劑或許會影響你的心臟 這些系統很難架構，但是我們開始著手進行了 所以，等著看吧 但是這還不是全部，因為一旦藥物獲得許可 組織工程的技術真的能幫助我們 使療程更符合個人需求 未來的某天你可能需要了解這些相關資訊 但是我希望這一天永遠不會來 因為你想像，自己可能接到了一通電話 帶來的是壞消息，你可能罹患癌症了 你難道不想先試用那些治療癌症的藥物 看看那些藥是否真的可以對抗你的癌症嗎？ 這是Karen Burg的實驗室的例子，他們那裏 使用噴墨技術來標的乳癌細胞 並研究細胞的發展及療效 我們Tufts有幾個同事正在結合不同模型 例如結合那些組織工程研發的骨頭，觀察癌症如何 從身體這個區域擴散到下一個區域 你可以想像一下，那些包含多種組織的晶片 會在下個世代，成為這類研究的主流 所以，回想我們剛剛討論的這些模型 你會發現，未來的組織工程學 有助於藥物檢驗，我們努力過程的每一步 都能使其產生突破性的變革 疾病模型可以製作出更好的藥物配方 多樣而大量的人類組織模型 有助於實驗室測試的變革 減少動物臨床測試及人類臨床測試 使療程個人化，改變我們以往的想法 認為一套療程適用於所有人 而我們實際的數據回饋 也以戲劇化的速度增加 實驗內容是培養單一分子，並研究其 在人體中的反應為何 我們的所作所為，其實就是 將生物科技跟藥理學轉換成資訊科技 幫助我們加快藥物開發與評估的速度 減少成本，提高效率 比起動物試驗，這樣的作法更有意義，不是嗎? 謝謝大家 (鼓掌)