软骨再生、组织修复即将实现于现代医学治疗中！清大、中国医药大学、长庚等三校跨校研究团队开发出新型双向基因调控系统 CRISPR-AI ，可双向调控基因表现，同时活化或抑制基因，克服过往只能单向调控，进而促使骨组织再生，将对再生医学、免疫疗法都带来革命性的突破。
此团队由清华大学化工系胡育诚讲座教授、中国医药大学林进裕助理教授，及长庚医院骨科张毓翰医师组成。目前全世界尚未有同时活化及抑制多种基因以促进组织再生的案例，而胡育诚与其团队开发 CRISPR-AI，能精准双向调控基因表现，成为全球首例。
过去在调控基因时只能往单方向进行操控，但干细胞内的基因表现不受控，因此无法分化成适当的细胞，例如调控基因往硬骨方向分化，却同时增加脂肪分化，造成修复效果不佳。而如何精准调控基因表现，让活化与抑制可同时发生，便成了促进组织再生及调节身体机能的重要关键。
CRISPR-AI 中的 AI，A 代表活化 Activation，I 则是抑制 Inhibition。为了让基因同时表现出这两种路径，研究团队以 CRISPR/Cas9 基因编辑技术为基础，使用突变后的蛋白，并设计两种不同的 RNA 骨架。其中第一种 RNA 骨架与突变蛋白可与促进基因表现的转录因子结合，并标定干细胞中促进软骨细胞分化的基因，而第二种则能够与转录抑制因子（用于抑制基因表现）结合，能标定促进脂肪分化的基因。
实验结果指出，与原来干细胞相比，CRISPR-AI 的技术在活化上的表现增加 17 倍，同时抑制表现达 70%，能促进干细胞往软骨分化，并且抑制细胞往脂肪分化，因此大幅提升干细胞分化成软骨细胞的效率。
研究团队也将此细胞送入头盖骨组织缺陷，可以先形成软骨再分化成硬骨，大幅提升头盖骨的修复效率。此研究已于 2019 年发表在顶尖国际期刊《核酸研究》（Nucleic Acids Research）。
胡育诚指出，除了可以增加头盖骨的修复效率，未来也可以透过细胞培养，与生物性 3D 打印结合，生成软骨关节等组织，这些人体组织自我修复能力不佳，若是膝关节软骨受损，便会进一步造成退化性关节炎及病人疼痛。间叶干细胞可分化成软骨、硬骨或脂肪等不同细胞，是用于细胞治疗，修复组织的重要细胞来源。
此外 CRISPR-AI 双向基因调控系统可以同时精准调控多种基因的表现，导引干细胞分化成特定细胞，未来也可以用于干细胞研究，并且用于修复关节软骨，治疗退化性关节炎，或修复其他组织。
目前癌症治疗的新趋势为应用免疫细胞进行免疫疗法，CRISPR-AI 系统也具潜力用于改造免疫细胞，增加免疫细胞毒杀癌细胞能力。胡育诚教授正执行科技部台俄合作计划与俄罗斯团队进行后续研究。
