SMC 資料庫

議題背景：

今（2023）年8月21日國際期刊《生醫科學雜誌》（Journal of Biomedical Science）發表一篇由彰化基督教醫院粒線體醫學暨自由基研究院院長兼國立陽明交通大學臨床醫學研究所魏耀揮教授帶領團隊所做的研究。研究發現一種罕見的粒線體遺傳疾病（MERRF綜合症）在神經系統中的發病機制，並利用患者的誘導性多功能幹細胞（iPSC）建立一套個人化的細胞模型（patient-specific neurons），未來可用於研究粒線體疾病的發病機制，並有助於發展出有效的治療方法。

肌抽躍癲癇合併紅色襤褸肌纖維症（Myoclonic epilepsy with ragged-red fibers syndrome，以下簡稱：MERRF綜合症）是一種粒線體基因突變的罕見遺傳疾病，目前並無有效的治療方法，患者會出現肌肉不自主抽動、痙攣和全身性癲癇等症狀。疾病的成因已知是由粒線體的轉運RNA（mt-tRNA）發生基因突變所引起，但基因突變後的影響機制仍不清楚。

研究團隊透過患者的特異性幹細胞，在體外分化成帶有患者突變基因的神經元，建立一套研究粒線體疾病的細胞模型，並且用模型首次驗證，粒線體的損傷、神經突觸的失能會產生MERRF綜合症的神經系統缺陷。研究認為，此模型結合藥物研究與腦電圖的比較數據，可提高粒線體疾病在神經發病機制的了解，並為發展治療方法提供新的資訊。

台灣科技媒體中心邀請粒線體疾病研究的專家說明此研究，並分享看法。

研究文獻：

Wu, YT., Tay, HY., Yang, JT. et al. Mitochondrial impairment and synaptic dysfunction are associated with neurological defects in iPSCs-derived cortical neurons of MERRF patients. J Biomed Sci 30, 70 (2023). https://doi.org/10.1186/s12929-023-00966-8

專家怎麼說？

【周士傑】

2023年08月26日
臺北榮民總醫院醫學研究部基因奈米醫學研究室助理研究員/陽明交通大學藥理學研究所助理教授 周士傑

1. 這篇研究為什麼重要？

這項研究對於了解粒線體遺傳疾病（如：MERRF綜合症）的致病機制具有重要意義。

目前，MERRF綜合症的致病機制尚未被完全解決，且尚無有效的治療方法。本研究是使用MERRF患者的「誘導性多功能幹細胞」（induced pluripotent stem cell，簡稱：iPSC）來建立患者特定的神經元模型，以探討粒線體疾病中神經障礙的致病機制。這有助於提供新的洞察，以及瞭解MERRF綜合症的病因，並作為發展患者特定的iPSC平台、進行疾病模組和新藥篩選提供重要參考。

2. 這篇研究有哪些推論的研究限制嗎？

這項研究主要集中在粒線體疾病MERRF綜合症的神經元模型建立，以及對於病因的初步探討。然而，MERRF綜合症不只會引起神經的病變，也會嚴重影響其他不同的細胞（例如：肌肉的細胞），未來的研究仍需進一步探討更多種類的細胞，並深入瞭解MERRF綜合症的複雜致病機制，特別是與粒線體的轉運核糖核酸（mt-tRNA）上，離胺酸（Lysine）基因突變有關的病因機制。

此外，研究也需擴展至其他粒線體疾病，以比較不同疾病之間的共同機制和差異，並尋找更多潛在的治療方法。

3. 一般人該如何正確的理解這篇研究？

MERRF綜合症是粒線體疾病的其中一種，它的致病機制至今未完全理解。粒線體疾病是一種罕見但嚴重的疾病，它們通常影響身體能量的生產，包括大腦以及肌肉等，目前大多數粒線體疾病的致病機制仍未完全釐清，這使得這些疾病的治療變得困難。

這項研究使用重組（Reprogramming）技術建立患者特定的誘導性多功能幹細胞，這是一種嶄新的生物醫學工具，可幫助科學家製作特定患者的神經細胞，並模擬疾病的病變過程。研究顯示，MERRF綜合症患者的神經細胞受到嚴重損害，這有助於我們更深入瞭解這種疾病。

然而，這僅是研究的一個開始，我們需要進一步的研究以找出更有效的治療方法。總之，誘導性多功能幹細胞在粒線體疾病的機制研究中扮演著重要的角色，並為開發新的治療手段提供了希望。