医学前沿
2012年08月号
医学进展
医生日记

干细胞研究方兴未艾

    干细胞是具有自我复制能力和多向分化潜能的原始未分化细胞,按发育状态可分为胚胎干细胞和成体干细胞。人类胚胎干细胞的研究虽然前景广阔,但是由于伦理学方面的因素,这些年并没有取得大的进展。成体干细胞的发现给人类干细胞研究指明了新的方向。

    再生医学,即利用自身干细胞和生长因子来修复组织,在基础研究和临床实践的共同努力下很快将成为现实。干细胞研究是当代生物医学研究中最令人兴奋的领域之一,因为在遗传性和退行性疾病等方向的研究前景,干细胞疗法(stem cell therapy)已经被人们追捧了十几年。

    干细胞是具有自我复制能力和多向分化潜能的原始未分化细胞,按发育状态可分为胚胎干细胞和成体干细胞。人类胚胎干细胞的研究虽然前景广阔,但是由于伦理学方面的因素,这些年并没有取得大的进展。成体干细胞的发现给人类干细胞研究指明了新的方向。

    造血干细胞移植是干细胞疗法的第一个成功的例子,目前广泛应用于恶性血液病、非恶性难治性血液病、遗传性疾病和某些实体瘤治疗,并获得了较好的疗效。自体间充质干细胞移植近年来也进展迅速,被用于治疗糖尿病、多发性硬化、中风以及心肺疾病。神经干细胞、乳腺干细胞、肠道干细胞、内耳干细胞和睾丸干细胞等成体干细胞也进入了人们的视线,而诱导多功能干细胞的实现同样意义非凡。

    干细胞疗法领域的前景虽然看起来越来越广阔,但是其中的大多数研究仍然只是停留在理论阶段,或者是停留在动物研究阶段,临床安全应用还有一定的距离。最近在日本横滨举行的第10届国际干细胞研究协会(International Society for Stem Cell Research,ISSCR)年会上,两个团队展现的临床研究的结果把人们实现梦想的可能又向前推进了一步:其中一个研究关注于一种罕见的遗传性神经疾病,另一个研究关注于年老者视力丧失问题。

    美国加州纽瓦克市的StemCells 公司宣布使用人类神经干细胞治疗佩利措伊斯-梅茨巴赫病(Pelizaeus-Merzbacher disease,PMD)的Ⅰ期临床研究取得了令人鼓舞的结果。PMD作为一种渐进性和致死性疾病,病因是基因突变导致的髓鞘生长受抑制。髓鞘是包裹在神经细胞轴突外面的一层膜,髓鞘的缺失将导致神经信号丢失,从而使患者(通常是婴儿)出现运动协调功能退化和其他神经症状。StemCells 公司负责研究的副总裁Ann Tsukamoto在演讲中谈到,公司选择PMD作为神经干细胞治疗的对象是因为现在并没有治疗该疾病的有效手段,而且患者病情和诊断可以通过基因检测和磁共振确诊。她说道:“这是一个早期干预的机会,可以最大限度地帮助患者。”

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    StemCells 公司建立了一个高度纯化的神经干细胞库,细胞来源于成体神经干细胞。当将神经干细胞移植入啮齿动物时并不形成肿瘤,而是迁移入动物大脑。在那里,神经干细胞分化为各种神经细胞,包括形成髓鞘组织的细胞。Tsukamoto说,“当神经干细胞注入小鼠体内时,其展现出强大的迁移定位功能,并能形成新的髓鞘。”

    目前,公司开展了一项包括4个PMD婴儿患者的安全性研究。加州大学旧金山分校的研究人员给予每个患者大脑的4个位点移植7500万个神经干细胞,并予以免疫抑制剂治疗以避免移植排斥。在研究过程中,没有报告显示有安全问题出现。18个月后的磁共振检查显示,轴突周围有新的髓鞘组织形成,临床观察也表明运动功能稳定甚或有小幅度的改善。该公司目前准备开展更大规模的研究。“假如治疗方案证明有效的话,”Tsukamoto说,“神经干细胞治疗多发性硬化症、脑性麻痹症和阿尔茨海默病将会是下一步的研究方向。”

    会议的另外一个干细胞研究报告来自于日本神户理化学研究所(RIKEN)发育生物学中心的干细胞研究者Masayo Takahashi。该报告公布了Takahashi及其团队在湿性年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration,AMD)临床前研究的进展。AMD是国际上主要的致盲性眼病之一,确切发生机制不明,主要病因是视网膜色素上皮细胞(retinal pigment epithelial,RPE)脱离以及中心凹下脉络膜异常出血性新生血管,最终导致视力下降甚至丧失。

    该团队的研究策略为手术移除脉络膜异常新生血管,并以患者自身来源的新的视网膜色素上皮细胞取代受损的视网膜色素上皮细胞。该研究方案称之为“细胞重编程”(cellular reprogramming):取自于患者本身的皮肤细胞,经诱导转化为诱导多功能干细胞(induced pluripotent stemcells,iPSc),该细胞各方面都与胚胎干细胞类似,在体内可以分化为所有种类的细胞。在实验室中将诱导多功能干细胞转化为视网膜色素上层细胞,并生长为薄层。由于该研究所用细胞来自于患者自身,从而避免了免疫抑制剂的应用。

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    Takahashi及其团队的研究表明,研究中由诱导多功能干细胞转化的视网膜色素上层细胞的结构特征和基因表达模式,与人正常视网膜色素上层细胞没有差别。在小鼠研究中将该细胞注射入小鼠体内并不形成肿瘤,以猴子为研究对象时,移植的细胞可以生存长达6个月以上。该研究并没有检查移植视网膜色素上层细胞是否可以改善动物的视力,但以往的研究表明,将周边视网膜色素上层细胞移植入中心区域时可以提高AMD患者视力。Takahashi希望能在一年内完成各方面的许可从而开展临床研究。

    今年早期,美国加州大学洛杉矶分校的研究人员及美国马萨诸塞州的马尔堡先进生物技术公司(Advanced Cell Technology of Marlborough)在《柳叶刀》杂志发表了一项研究。该研究是一项小样本的诱导多功能干细胞治疗另一种年龄相关性黄斑变性。研究表明:来源于胚胎干细胞的RPE的安全性和疗效优于来源于诱导多功能干细胞的。Takahashi强调说:“干细胞疗法细胞源的选择应该取决于患者的情况和具体的疾病。”

    英国剑桥癌症研究中心的干细胞研究者Fiona Watt评论说:《柳叶刀》杂志和国际干细胞研究协会年会报告的积极成果,将有助于鼓舞干细胞研究的进一步开展。

    美国波士顿哈佛医学院的干细胞研究者George Daley对今年干细胞研究的巨大进展更加乐观,他说“等到明年波士顿见”。

(作者:赵永刚、沈颖)

参考文献:《ScienceNOW》18 June 2012

《Stem Cells International》2012;521343

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