腦損傷與神經退化疾病就目前科學所知是不可逆的症狀，而多數神經退化疾病與腦損傷會引起失智，在台灣估計已經有超過27萬的失智人口，此恐為邁入高齡社會必須面對的挑戰。除了高齡，各種程度的碰撞、不正常的生活習慣、高血壓、糖尿病、長期的壓力及心理疾病等，都是造成腦損傷或退化的可能因素。雖然近年來在多項臨床研究已顯示，幹細胞有望修復神經系統損傷，但因需以手術植入幹細胞，故仍須面臨細胞植入造成的併發症和形成異位組織的隱憂。
國家衛生研究院細胞與系統醫學研究所李華容副研究員研究團隊歷經7年的研究，發現利用特殊技術刺激間質幹細胞，可分離出具有修復細胞功能的「幹細胞外泌體」(Stem Cell-derived Exosomes)，並從中鑑定出促使腦神經再生及腦部功能恢復之活性物質。若對大腦受損的小鼠注射幹細胞外泌體，觀察到受損的神經細胞可以長出突觸，神經細胞的數量可以恢復到原本的6成。此研究顯示幹細胞外泌體較間質幹細胞更具有促進組織再生的能力，又能避免細胞植入手術的風險及副作用，對再生醫療帶來新的突破。此系列研究已分別於2019、2020年發表於國際再生醫學權威期刊《STEM CELLS Translational Medicine》，並獲得國外媒體專欄報導。
近年來，因發現幹細胞具有再生、分化成各種組織器官細胞的潛力，以幹細胞為基礎的「再生醫學」研究突飛猛進，日本學者山中伸彌發現的誘導型多能幹細胞(iPSC)被視為新興醫療的明日之星。在2019年9月衛福部通過「特定醫療技術檢查檢驗醫療儀器施行或使用管理辦法修正條文」後，台灣再生醫療領域正式邁向細胞治療產品研發、臨床應用，及實質嘉惠病患的階段。雖然多項臨床研究已顯示，幹細胞有望修復神經系統損傷，但幹細胞培養及穩定保存不易，且仍需要以手術方式植入，細胞植入手術引發的併發症和異位組織形成的可能性等，仍然是幹細胞治療的一大隱憂。
為了讓幹細胞治療及可能的應用更加普及，同時解決併發的負面反應，研究團隊致力於發現幹細胞具有修復能力的關鍵。研究發現，細胞外泌體是細胞用來和外界溝通的一種工具，在不同環境下所裝載的訊息也不同。以特殊技術刺激廣泛存在於骨髓、脂肪裡的間質幹細胞，可分離出具有修復不正常細胞缺失功能的「幹細胞外泌體」。在大腦受損的小鼠實驗中，用注射方式提供帶有「修復」能力的外泌體， 1週後觀察到受損的神經細胞可以長出突觸，更在1個月後發現受損區域神經細胞的數量可以恢復到原本的6成，且動物的認知、學習和記憶功能皆獲得改善。進一步分析團隊所開發的誘導型間質幹細胞外泌體之組成分，鑑定出內含2',3'-Cyclic Nucleotide 3'-Phosphodiesterase等數種促使腦神經再生及腦部功能恢復之活性物質，顯示幹細胞外泌體就具有促進組織再生的能力，而因無需手術植入幹細胞，可避免幹細胞治療原有的風險及副作用，且可進行自動化製劑，有潛力成為再生醫療的新方向。維克森林再生醫學研究所所長(the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine) Dr. Anthony Atala對此表示高度期許：「期待看到這項技術在治療腦損傷和神經退化疾病的成功發展」。
本技術已取得中華民國專利，且同步申請美國、英國、日本專利。李華容博士表示，目前幹細胞外泌體的研究範圍雖然僅限於治療神經相關疾病，但未來可望用於治療退化性疾病、組織或器官損傷、細胞缺陷、神經退化性疾病、腦與脊髓創傷、中風、學習障礙、巴金森氏症、心肌梗塞、肌肉萎縮症等疾病。
研究論文全文：
- https://stemcellsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sctm.18-0284
- https://stemcellsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/sctm.19-0174
專欄報導：
