蠶絲蛋白可助心臟恢復跳動

臺灣約有超過4萬人裝有心律調節器，現在科學家發現一種以蠶絲做成的生物材料，可以將原本不會放電的心肌細胞，轉換為可以自我跳動的心臟節律細胞，讓心臟恢復跳動。這項重大發現改變人們對治療心律不整的看法，也讓來自臺灣本土的研究登上國際舞臺。

每分鐘約60~100下的心跳，來自於心臟起搏器節律細胞（sinoatrial node）的放電，自發的電流讓心臟的肌肉能夠收縮把血液打到全身。不過隨著年齡增長，器官用久了總會耗損。

因為起搏器節律細胞老化故障，會進而產生過慢的心跳，例如病竇症候群、房室傳導阻滯等，病人就會出現虛弱無力、呼吸困難、暈倒、甚至猝死等症狀，盛行率約1~2%，如果是65歲以上長者這個數字可能更高。

心律調節器盡可能遠離手機

目前治療這類心臟傳導疾病的方法就是花2小時的手術，在身體內裝設心律調節器。不過心律調節器大約6~8年需要換電池，侵入性手術也有手術感染的風險，甚至在手機盛行的年代，這類安裝電子調節器的患者也必須盡可能讓手機遠離心臟。所以科學家無不希望找到可以替代方法。

醫、學界攜手研究

陽明交大生物醫學工程學系教授鍾次文，以及臺北榮總心臟內科主治醫師胡瑜峰所組成的研究團隊，成功利用來自農委會苗栗改良場所培養的蠶絲，經純化製成蠶絲蛋白凝膠，注射到小鼠心臟後，讓原本不會跳動的心肌細胞，轉換為可以放電跳動的起搏器節律細胞。 

蠶絲蛋白過去就曾用來作為手術縫線、人工敷料等，這是首次發現蠶絲蛋白除了力學與生化特性外，還有細胞轉化及製造生物電能的性質。 

研究團隊在動物實驗中發現，蠶絲蛋白做成的生物材料，能促成鈣黏蛋白在心肌細胞的異位表達啟動了一連串下游的機轉，才讓心臟重新放電並恢復心跳。換句話說，研究團隊讓心臟重新生成了放電的細胞。如此一來一旦竇房結老化或病變，新生成的細胞可接續承擔放電讓心臟跳動的重要作用。 

臺北榮總心臟內科主治醫師胡瑜峰。（陽明交大提供）

胡瑜峰表示，自己過去就已經發表將特定基因注射到心肌細胞的基因療法，但這個方法必須用腺病毒做載體，就像現在COVID-19疫苗一樣，用病毒做載體的副作用大，而且多少都有疑慮，所以才考慮用生物材料的方法。 

生物相容性高

陽明交大生物醫學工程學系教授鍾次文。（陽明交大提供）

鍾次文說，研究團隊嘗試數十種生物材料，最終找到蠶絲蛋白的方法。他說，蠶絲蛋白因為生物相容性高，做為生物材料其實有跡可循，包含人工皮膚、手術縫線、傷口敷料都可以發現它的蹤影。自己過去也曾用相同材料製成修補心肌細胞的心肌綴補片，可見國內自產的蠶絲也有高階醫材應用的潛力。

胡瑜峰與鍾次文是在4年前的某個會議上相遇，才激起這次合作的火花。胡瑜峰形容，當自己把心肌細胞培養在鍾次文的蠶絲蛋白上，竟發現心肌細胞「活過來」不斷跳動，才開始這項研究並找尋原因。

這項研究在動物實驗上證實，除了幹細胞培養與基因療法外，生物材料也有機會治療心臟傳導疾病，獲得《Nature》旗下《Nature Biomedical Engineering》刊登。◇