Enews465 建置iPSC誘導性多功能幹細胞精準醫療特色中心-以罕見疾病BBS之疾病機轉及介入策略為前導研究

出自KMU e-News

在2025年5月7日 (三) 11:29所做的修訂版本

高雄醫學大學e快報 第465期　 生命科學院專題

建置iPSC誘導性多功能幹細胞精準醫療特色中心-以罕見疾病BBS之疾病機轉及介入策略為前導研究

■生技系 廖偉廷主任	■生物系 劉佩芬主任

一、精準醫療的未來，就從這裡開始！--罕見疾病BBS研究簡介

　　在全球精準醫療與再生醫療快速發展的浪潮中，伴隨著幹細胞重編程、基因編輯、多體學與AI整合分析等技術的成熟，以及各國對相關法規的逐步鬆綁，現代醫學正邁入「第三波醫藥革命」。這一場革命的核心，已不再只是對抗疾病的表徵，而是回到分子與細胞層級，從疾病的起點——基因與代謝失衡出發，建構出一套以個體為中心的診斷、預測與治療模式。本研究計畫正是在這樣的時代脈絡下展開，選擇了罕見遺傳疾病中具高度代表性的巴德–彼德氏症候群（Bardet-Biedl Syndrome, BBS）作為研究範型。BBS是一種由多個纖毛相關基因突變所引起的多系統疾病，患者常見症狀包括視網膜退化、肥胖、糖尿病、腎功能衰竭與肌肉發育異常，其病理核心涉及能量代謝失衡、胰島素阻抗與慢性發炎，與許多現代慢性病高度重疊，因此極具研究價值與臨床外推潛力。然而，由於其基因異質性高、臨床樣貌多變，現行醫療對其診斷與治療仍存在高度挑戰。

　　為了深入探討BBS的致病機轉並發展有效介入策略，本研究計畫整合本校生命科學院三大系所的專業能量，包括：生物科技學系在幹細胞技術與疾病建模的深厚基礎、生物醫學與環境生物學系於基因編輯與蛋白質治療策略的研究強項，以及醫藥暨應用化學系於分子藥物設計、光譜診斷與模擬分析的創新平台。團隊已成功從BBS患者體細胞建立出誘導性多能幹細胞（iPSCs）系統，並將其分化為脂肪細胞與肌肉細胞，作為體外疾病模型，用以觀察與模擬BBS所導致的代謝異常與細胞間交互作用。研究核心將進一步利用轉錄體（RNA-seq）、蛋白質體（mass spectrometry）、粒線體功能與代謝體資料，建立多體學整合分析平台，系統性揭示基因突變如何在不同層級造成功能障礙與代謝破壞。

　　除了機轉探索，本研究亦強調轉譯應用，透過本院「斑馬魚核心實驗室」進行藥物高通量初篩與突變效應再現，並結合「醫療物質操控中心」發展之分子遞送與藥物修飾技術，建立針對代謝與纖毛功能異常的精準化介入平台。同時，計畫將應用分子光譜儀器進行非侵入式診斷模組開發，作為未來臨床診斷與療效監測工具。整體研究路徑涵蓋從患者細胞取得、疾病建模、機轉剖析、藥物開發到臨床應用的完整鏈條，不僅可提供BBS病患更具預測性與個體化的治療選項，亦有潛力擴展至其他具代謝異常特徵的疾病類型，如第二型糖尿病、肥胖症、脂肪肝與肌少症等，對現代慢性病之預防與控制帶來嶄新契機。

　　透過此跨領域、跨技術與跨平台的整合性研究計畫，我們不僅致力於提升對罕見疾病病理的理解與應對能力，更期待藉由幹細胞技術、多體學平台與臨床轉譯應用的結合，打造南臺灣首屈一指的幹細胞與精準醫療研究中心。未來，此模式亦將成為本校推動智慧醫療、生技產業化與國際合作的重要橋樑，實踐大學在知識創新、社會責任與健康福祉上的關鍵角色 (圖一)。

圖一、研究核心以患者來源的誘導多能幹細胞（iPSCs）為出發點，透過分化為脂肪與肌肉細胞的疾病模型，模擬病理代謝異常並解析其細胞機轉。由此細胞核心為基礎，向外延展出多個技術平台與合作單位，構築跨領域的研究聯結，包括多體學分析、蛋白質體與代謝體資料解析、分子光譜診斷技術、小分子藥物篩選、AI輔助預測系統，以及斑馬魚與小鼠模式的功能驗證。整合本院生技、生醫與醫化三系研究能量，以及臨床端提供的病患樣本與診療資訊，使整體研究不僅具備實驗與理論深度，也與真實臨床情境緊密銜接。透過這樣由內至外、層層推進的架構，研究成果得以系統性整合並轉譯應用，從細胞機轉剖析進一步導入診斷工具與個人化治療策略，最終達成改善罕病照護品質、強化代謝疾病應對能力與推動生技醫療創新的社會效益目標。

二、我們怎麼做？

　　我們透過「幹細胞再編程」技術，把BBS病患的細胞「重置」，變回萬能的誘導式幹細胞（iPSCs），再分化成脂肪、肌肉、腎臟等細胞，在實驗室中「複製疾病發生的現場」。就像建立一座「微型人體實驗室」，讓我們能夠觀察基因突變如何一步步導致身體出現異常。

跨域整合，創新推動

　　本計畫充分體現高雄醫學大學生命科學院於精準醫療與再生醫學領域的跨系整合與創新能量，透過多單位、多專業、多平台之協同合作，打造以病人為核心、從實驗室到臨床應用的轉譯研究模式。 生物科技學系之誘導性多能幹細胞（iPSC）建構與分化技術，能有效模擬罕見疾病的多系統病理變化，提供可靠的疾病模型平台; 生物醫學與環境生物學系於基因編輯、大分子藥物與蛋白質體研究之深厚基礎，強化對致病基因調控與代謝失衡的系統性探討; 醫藥暨應用化學系之藥物設計與分子模擬能力，則支援高效率的藥物開發與分子光譜診斷平台之建立。

　　此外，計畫依託本院兩大特色研究平台: (1) 斑馬魚核心實驗室，利用斑馬魚透明且快速發育的特性，進行疾病表現之即時觀察與藥物初篩測試，加速研究成果之轉譯與應用。(2) 醫療物質操控中心，專注於分子藥物之合成、遞送與靶向控制，提升治療策略之精準性與效率，並協助將小分子藥物或核酸療法推向臨床。本研究團隊亦與附設醫院之腎臟科、臨床診斷部門及AI資料中心密切合作，結合病患檢體資源、臨床指標回饋與大數據分析，打造真正以病患為導向之臨床問題導入與回應式研究架構。透過此一「從細胞實驗室到臨床前驗證」的完整研發流程，計畫不僅強化本校於精準醫療及幹細胞應用領域之學術領導地位，更建立一套可擴充、可轉移、可商品化的研究創新平台，具備高度技術價值與產學合作潛力(圖二)。

從一種罕病出發，造福全球慢性病患者

　　雖然BBS是罕見疾病，但其病理核心——代謝失衡、脂肪堆積、胰島素阻抗、肌肉退化與慢性發炎，與現代文明病有高度重疊。這意味著，我們今天針對BBS所建立的iPSC模型、多體學平台、代謝分析與藥物測試架構，未來可延伸應用至其他慢性疾病領域，包括：第二型糖尿病與代謝症候群、肥胖相關的心血管疾病、神經退化疾病如帕金森氏症、阿茲海默症、慢性腎臟病與脂肪肝等。本研究計畫的技術平台，正是一個可供模組化擴充的「疾病轉譯研究核心引擎」。這也是精準醫療的真正價值：不是只解決一種疾病，而是改變整個治療思維與系統。

科技的亮點

　　1. 多層次解碼疾病機轉：利用最新的「多體學平台」（包含基因、蛋白質、代謝物層面），全方位了解BBS如何造成代謝與細胞功能失調。
　　2. 打造藥物篩選與傳送平台：我們不只找出問題，還利用斑馬魚與小鼠等模型，搭配分子光譜與AI模擬，尋找有效的藥物解方。
　　3. 從診斷到治療一條龍：開發快速又準確的分子檢測方式，幫助早期診斷與病程追蹤，讓病人不再漫長等待。

圖二、本研究是一個橫跨學科、部門與平台的整合式研發架構，旨在形塑高雄醫學大學於精準醫療與罕見疾病研究領域的核心戰略模式。此架構從「幹細胞疾病建模」為起點，逐層串接基礎研究、臨床資源、系統分析平台與AI智慧應用，最終構築出一條貫穿細胞層次到臨床應用，實驗設計到產業轉化的創新價值鏈。此系統不僅支援針對BBS（Bardet-Biedl Syndrome）等罕見疾病的深入機轉探討，也具備高度擴充性，可延伸應用至多種代謝性與遺傳性疾病，體現「由點及面」的疾病研究策略。本研究核心向下延伸至學術與臨床端的垂直整合體系，結合生技、生醫與醫化三系的疾病建模、基因編輯與藥物模擬技術，以及附設醫院所提供的病患資料與臨床需求，使研究方向與實務應用高度銜接，實踐轉譯醫學精神。右側模組則整合斑馬魚模型、高通量藥物篩選、醫療物質操控與AI分析等平台，支援藥物驗證、診斷工具開發與資料整合。AI模組進一步強化多體學資料的預測分析與個體化反應辨識，提升平台智慧應用層級。整體架構貫穿基礎研究、臨床驗證、技術轉譯與產業應用，展現本校推動精準醫療與罕病研究之整合能量與發展潛力。

三、從科學突破到產業應用--不是只為了發表論文

　　本研究的最終目的，不僅止於學術上的機轉解析與論文發表，而是以臨床應用與產業轉化為導向，實現真正具有社會影響力的精準醫療創新。

結合學界、臨床、產業，打造精準醫療創新鏈

　　我們從患者來源細胞建構出疾病特異性的iPSC模型，並透過多體學平台解析BBS等罕病的代謝與分子異常，在掌握致病核心的基礎上，開展精準診斷工具與治療策略的開發。我們所建構的模型與平台，不僅具備高解析度的疾病再現能力，亦可應用於高通量小分子藥物篩選，透過斑馬魚與小鼠模式進行前期藥效與安全性驗證，提升新藥研發效率。進一步整合AI資料分析與分子光譜儀技術，可發展快速、準確、可量化的診斷模組，回應臨床對早期偵測與個體化治療的迫切需求。這一整合式技術鏈，將使研究成果具備商品化潛力，可轉化為生技企業的研發平台或臨床端可實施的檢測與治療工具，帶動從細胞研究到醫療應用的落地實踐。我們相信，真正有價值的科研，不只是在期刊中留下印記，更應走進病人與社會的生命場景中，成為可解決問題、創造希望的力量。

打造南部精準醫療與幹細胞研究重鎮

　　高雄醫學大學生命科學院之目標，乃培育跨域整合的生醫創新人才。在全球邁向個人化、預測性與再生導向的醫療新紀元中，本院「幹細胞建模 × 多體學分析 × 臨床轉譯 × 智慧醫療」為核心特色，結合生物科技、生物醫學與醫藥化學三大系所專長，培育具跨領域整合能力的精準醫療實作人才。透過本院獨有的誘導多能幹細胞平台、斑馬魚疾病模型、分子光譜診斷技術與AI資料分析核心，學生將有機會參與國際級研究計畫、臨床驗證合作與產業導向開發，從大學階段就能親身參與「從細胞到病人、從研究到治療」的完整醫療創新鏈。我們不只是傳授知識，而是打造一個能讓學生進入精準醫療前沿、與臨床與產業無縫接軌的學習場域。選擇高醫生命科學院，就是站在未來生醫科技的最前線。

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