由本中心幹細胞實驗室負責人游正博博士領軍，結合了院內多項跨領域的專長，包括質譜儀技術、幹細胞研究、及癌腫瘤的研究；於本月十三日正式於PNAS期刊發表人類胚胎幹細胞表面的醣脂分子群的研究。這個研究成果，對於目前最熱門的癌腫瘤幹細胞研究，以及誘導式多能性幹細胞(iPS細胞)的相關研發，如同提供了一盞明燈。該論文的主編審，即為知名的醣脂研究學者Senitiroh Hakomori 教授。胚胎幹細胞表面的醣脂(glycosphingolipids,簡稱GSL)常常可以反應細胞的生理狀態，因此也被當作胚胎發育時期或是腫瘤生成的階段性指標。同時，一般研究幹細胞所用以辨識醣鏈抗原的單株抗體，常有跨多種醣鏈抗原 (glycan epitopes)的反應而無專一性。所以這個團隊以系統化的質譜儀研究獲得針對醣脂一窺全貌的解析與辨認。

這個研究團隊的主要成員，包括本中心合聘的細生所特聘研究員游正博博士、生化所研究員邱繼輝博士、暨本中心『醫學生物學專題中心』執行長陳鈴津教授。

GSL是一種含有鞘氨醇(sphingosine)的醣脂，存在於許多生物的細胞膜上。通常，GSL會與細胞膜上其他的分子互動，形成細胞內外的溝通橋樑，可以調控細胞的附著力，也在癌細胞的轉移扮演關鍵角色。此次研究，該團隊針對人類胚胎幹細胞分化過程中，對於醣脂作了一個系統化的總體研究。不但了解了GSL在分化過程的全貌及改變，更確認出幾個先前未知的人類胚胎幹細胞上特有的醣脂結構；並且，對於調控醣脂產生結構性轉變的『糖基轉移酶』也找出其中關鍵。

在我們每一個人的生命初期，尚處於胚胎狀態時，細胞膜的表面，充滿了多種特定的GSLs。然後，這些GSLs逐漸消失，被另一類的GSLs所取代。直到後來，當有人不幸得到癌症時，卻發現一些胚胎期的特定GSLs又開始活躍於體細胞表面。SSEA-3就是一類胚胎期的GSL，之前己經被基因體中心研究團隊找出竟然存在於人類乳癌幹細胞(08年報導)。此外，另一類稱之為globo-H的GSL，先是在許多種癌細胞膜上發現，此次證實，也存在於人類胚胎幹細胞。目前，本中心另一個持續進行的計劃，便是針對globo-H的乳癌疫苗之研發。

基於GSL的角色明顯重要，其乍隱乍現的原因也似團迷，該團隊決定展開一個整體性的搜索。使用免疫螢光方法、流式細胞儀、特殊的質譜儀(MALDI–MS)和串聯式質譜(MS/MS)，結果發現，在人類胚胎幹細胞表面，除了眾所周知的SSEA-3和SSEA-4之外，總共找出Gb4Cer、Lc4Cer、fucosyl Lc4Cer、globo-H和disialyl Gb5Cer。有些是第一次發現在人類胚胎幹細胞有表現。

在取得實驗用的人類胚胎幹細胞後，小組人員利用原始的胚胎幹細胞及分化16天的細胞，以質譜儀作其成份的分析。結果顯示，依其核心結構可以將這七種GSLs歸類為globo-及lacto-兩個系列。有趣的是，當這些細胞逐漸分化長成為具有人體細胞性質時，居然，它們的核心結構也同時轉型，最後，絕大多數被另一核心結構(稱為ganglio-系列)所取代。

利用定量及其他分析方法，研究人員繼續檢視細胞內糖基轉移酶的基因表現程度，在不同分化階段的調控情形。結果發現globo-及lacto-系列相關的糖基轉移酶，都會隨著細胞分化而顯著降低。 而ganglio-系列相關的糖基轉移酶，則隨著細胞分化而明顯的增加。依此，可以推論，在人類成長生活的過程中，如果體內的負面環境影響到相關的糖基轉移酶時，極可能導致globo-及lacto-系列GSLs的復出。

在這個研究中，科學家們解開了人類胚胎幹細胞醣脂在分化過程的全貌以及改變過程。確認了幾個前所未知的人類胚胎幹細胞特有的醣脂結構。並且，對於可調控醣脂結構轉變的關鍵性糖基轉移酶有所了解。

這些新發現的醣脂結構，可以成為日後研究人類胚胎幹細胞的最佳線索，也可為鑑定癌症細胞、對抗癌腫瘤，提供全新的觀點。目前”誘導式多能性幹細胞” 的研究瓶頸，在於難以分辨完全被誘導所產生的幹細胞。於此，這些新發現的醣脂，將可扮演舉足輕重的色。

陳鈴津教授表示，根據中心研究團隊對於 globo H 這個已知的GSL於乳癌治療的經驗，這次對於人類胚胎幹細胞表面的醣脂分子的探索結果，可算是在癌症的偵測與治療上如虎添翼。

本論文詳細資料，可於期刊網頁取得: http://www.pnas.org/content/early/2010/12/10/1007290108.abstract