再生醫(yī)學(xué)干細胞研究的希望與挑戰(zhàn)

2017-04-07 來源：國際肝病標簽：掌上醫(yī)生喝茶減肥一天瘦一斤安全減肥 cps聯(lián)盟美容護膚

摘要：由于誘導(dǎo)多能干細胞更易成為體外疾病模型，利用疾病特異的誘導(dǎo)多能干細胞系，建立藥物篩選平臺、并導(dǎo)入基因治療，成為了新藥開發(fā)和細胞治療的新方向。

　　古希臘神話中，普羅米修斯為人類盜火種，受到宙斯的懲罰，將其吊在懸崖上，一只禿鷹每天都啄食他的肝臟，第二天，肝臟會重新長出來再被啄食，從而使其遭受無盡的痛苦。在故事中，肝臟具有再生能力，古希臘人也許從戰(zhàn)場上了解到肝臟具有自我修復(fù)的神奇能力，使其創(chuàng)造的神話故事具有了現(xiàn)實依據(jù)。

　　盡管器官再生是長期以來的人類夢想，直到近年來才了解到干細胞是器官再生的基礎(chǔ)，干細胞的研究逐漸成為再生醫(yī)學(xué)研究的熱點。干細胞是一種具有自我更新及分化成多種特定細胞類型的未分化細胞，臨床和臨床前研究發(fā)現(xiàn)，干細胞可以修復(fù)多種受損組織、治療多種疾病及用于藥物的開發(fā)。根據(jù)其來源，干細胞可分為三種類型：成體干細胞（AES）、胚胎干細胞（ES）及誘導(dǎo)多能干細胞（iPES），這些細胞具有多種分化潛能，最終分化為某一種或多種特定的細胞類型。某種意義上，再生醫(yī)學(xué)的進步取決于對干細胞的分離、培養(yǎng)和處理。

　　成體干細胞中人造血干細胞是第一個被證實的成體干細胞并進入臨床應(yīng)用——干細胞移植。而間充質(zhì)干細胞在再生醫(yī)學(xué)中的作用越來越重要，間充質(zhì)干細胞來源廣泛，如骨髓、血液、脂肪、臍血等，并可分化成為多種結(jié)締組織。目前全世界有超過120種臨床試驗（多數(shù)I期和II期）了解間充質(zhì)干細胞在多種疾病中的作用，如軟骨、骨、神經(jīng)、心臟、肝臟等細胞修復(fù)。

　　然而成體干細胞臨床應(yīng)用的主要障礙在于數(shù)量少，難以識別、分離純化，且其增殖能力是有限的，胚胎干細胞則能夠克服這種缺陷。1981年，首先從小鼠囊胚中分離出胚胎干細胞，而后于1998年首次分離出人胚胎干細胞，而今，于世界細胞庫登記的人類永生胚胎細胞系已經(jīng)超過1000種。人胚胎干細胞可分化成為多種細胞類型，包括肝細胞、神經(jīng)細胞、視網(wǎng)膜細胞、血細胞、胰島β細胞、心肌細胞等。人胚胎干細胞用于治療的有效性和潛在危害正在研究中。值得注意的是，人胚胎細胞來源的少突膠質(zhì)細胞干細胞能夠產(chǎn)生髓鞘，移植到鼠脊髓損傷模型中，可以促進受損組織的修復(fù)及運動功能的改善。2010年10月，人胚胎細胞來源的少突膠質(zhì)干細胞用于人完全脊髓損傷的安全性評價I期臨床試驗啟動。最近，人胚胎細胞來源的視網(wǎng)膜干細胞用于黃斑變性的I期、II期臨床試驗也已經(jīng)啟動。

　　然而，胚胎干細胞的明顯不足在于不能進行患者特異性治療（自體治療），那么同種異體受體則需承受排異的風險，患者必須長期服用免疫抑制劑，而這又會帶來其他的風險。同時胚胎被破壞則面臨著倫理、法律等諸多問題。

　　高度分化的成體細胞可通過核移植、細胞融合及轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)染等途徑實現(xiàn)重編程，打破穩(wěn)定分化狀態(tài)返回到類胚胎干細胞狀態(tài)，進而再分化形成特異性組織及完整有機體。將這些誘導(dǎo)重編程的轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)入成體細胞，即可得到誘導(dǎo)多能干細胞（iPS）。與胚胎干細胞不同，iPS細胞由于不需要毀損胚胎，因而不會涉及到更多的倫理問題，且來源于自身成體細胞還可避免免疫排斥問題。iPS細胞的出現(xiàn)不僅為體細胞重編程去分化機制研究注入了新的活力，而且為疾病發(fā)生發(fā)展的相關(guān)機制的研究與特異性的細胞治療，特別是再生醫(yī)學(xué)帶來新的希望。

　　除了疾病治療，胚胎干細胞或iPS還開辟了生物醫(yī)學(xué)研究的新的領(lǐng)域，可用于對于正常和疾病組織的發(fā)育和功能進行體外研究。利用胚胎干細胞制作的疾病模型又被稱為“培養(yǎng)皿上的疾病模型”，尤其適用于那些其他研究方法難以研究的疾病，例如，對于急性兒童淋巴細胞白血病的病因研究，很難對患兒取樣本進行分析，因為很多情況下患兒在母親子宮內(nèi)就已經(jīng)患??；而動物模型又不能模擬人的發(fā)病情況。不僅如此，體外疾病模型還為藥物的大規(guī)膜篩選提供了可能。在藥物開發(fā)過程中，需要進行嚴格深入的臨床前評價，更常見的是需要篩選對心臟、肝臟是否有毒性，而胚胎干細胞可無限量提供心、肝細胞系用于新藥的早期試驗。

　　已經(jīng)上市的細胞治療產(chǎn)品包括：Genzyme Blosurgery（治療戈謝病）；FIBROCELL、Osiris Apligraf等。Osiris公司的藥物Prochymal也稱為人類間葉干細胞，是目前世界上第一個并且也是唯一一個國際公認的監(jiān)管機構(gòu)獲準使用的干細胞治療藥物，可用于治療兒童急性淋巴細胞白血病骨髓移植后的移植物與宿主?。℅vHD），GvHD是一個骨髓移植后發(fā)生的具有致死性的并發(fā)癥，有80%的兒童死于這種疾病。Pyrochymal于2012年獲得加拿大衛(wèi)生部銷售許可，目前已經(jīng)在加拿大與新西蘭批準上市，并且通過擴大準入項目（EAP）在包括美國在內(nèi)的其他7個國家上市。

　　2010年4月29日，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準Dendreon 公司的Provenge用于治療晚期前列腺癌患者，該藥可通過激發(fā)患者自身免疫系統(tǒng)發(fā)揮抗腫瘤作用。Provenge是一種自體細胞來源的免疫治療藥物，可以活化免疫細胞、促進其增殖并攻擊前列腺癌細胞。Provenge適用于常規(guī)激素治療無效的轉(zhuǎn)移性前列腺癌。

　　干細胞生存的微環(huán)境對干細胞的分化起重要作用，包括細胞因子及其受體、化學(xué)因子及其受體、細胞外基質(zhì)、其他細胞的作用，其中基質(zhì)彈性對干細胞的增殖提供了重要信號。以造血干細胞為例，將鼠或人的造血干細胞接種于獨特的彈性生物材料——彈性蛋白原基質(zhì)上，未分化細胞可以出現(xiàn)2倍~3倍擴張，除了細胞因子對干細胞的作用外，彈性蛋白基質(zhì)發(fā)揮重要的輔助作用，無論是截短的還是交聯(lián)的彈性蛋白均可使這一現(xiàn)象得到復(fù)制，干細胞基質(zhì)的彈性是促進干細胞增殖的重要機制之一。

　　由于誘導(dǎo)多能干細胞更易成為體外疾病模型，利用疾病特異的誘導(dǎo)多能干細胞系，建立藥物篩選平臺、并導(dǎo)入基因治療，成為了新藥開發(fā)和細胞治療的新方向。Cell Genesys公司采用腺病毒載體（adeno-associated viral，AAV）基因?qū)爰夹g(shù)將治療基因?qū)胙巡動物模型的肝細胞進行治療，研究人員發(fā)現(xiàn)凝血因子Ⅸ水平可迅速得到提高。此項技術(shù)主要由一個載體系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)可將治療基因插入到患者肝細胞的DNA中。而且由于凝血因子主要在肝臟合成，將基因直接插入肝細胞中可達到理想的治療效果。靶向?qū)爰夹g(shù)可以減少患者產(chǎn)生抗凝血因子Ⅸ抗體的機會，從而避免凝血因子Ⅸ受到破壞。

　　盡管干細胞治療有廣闊的應(yīng)用前景，然而當前仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)。首先是GMP實驗室建設(shè)成本極高，而治療的效果又相對不足；同時還存在著異種器官移植的風險。更重要的是倫理、法律方面的挑戰(zhàn)。

　　當前在亞太地區(qū)的許多國家都在進行細胞治療的嘗試，盡管各個國家的準入門檻不同，但每個國家都建立了相應(yīng)的監(jiān)管機構(gòu)和監(jiān)管程序，保證安全、標準化的治療，未來亞太地區(qū)將會在細胞治療這一快速發(fā)展的領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。