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從基礎(chǔ)到臨床,“器官再生夢”正在成真
- 發(fā)布時間:2015-11-30 03:31:35 來源:科技日報(bào) 責(zé)任編輯:羅伯特
顯微鏡下有一群發(fā)亮的細(xì)胞。那是從尿液中提取的上皮細(xì)胞,一模一樣的梭型,密密地黏靠在一起;它們中間的一團(tuán)小球,就是人們想獲得的干細(xì)胞。就好像在擁擠的青蛙群中,變出了一團(tuán)蝌蚪。這些“蝌蚪”就是再生醫(yī)學(xué)的起點(diǎn)。
中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院院長裴端卿用尿液細(xì)胞轉(zhuǎn)化的干細(xì)胞,成功發(fā)育成神經(jīng)組織和牙齒組織,被近期的國外學(xué)術(shù)刊物評論為“距離臨床最近的可移植細(xì)胞”。
“尿液干細(xì)胞”的成功,使得廣州所的名聲超出了專業(yè)領(lǐng)域?!懊襟w報(bào)道了‘再生牙’后,有很多病人找上門來,希望做臨床實(shí)驗(yàn)志愿者?!敝锌圃簭V州生物醫(yī)藥與健康研究院的一位工作人員說,“我們只能耐心解釋:這項(xiàng)研究還沒到臨床階段?!?/p>
干細(xì)胞好比種子,可以生長出器官甚至整個人體。如果人類掌握了干細(xì)胞再生器官的辦法,就可將它移植到體內(nèi),克服許多頑疾。不過實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)絕非易事。首先,批量生產(chǎn)安全的干細(xì)胞就是一大挑戰(zhàn)。中國人離這個目標(biāo)只差一步。
離臨床最近的干細(xì)胞
11月,廣州生物醫(yī)藥與健康研究院的實(shí)驗(yàn)樓里,年輕的科學(xué)家們,正在給他們的干細(xì)胞“施肥澆水”,好讓它們?nèi)找鏀U(kuò)增。
由裴端卿團(tuán)隊(duì)培育的干細(xì)胞分化成的神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞,移植給老鼠,能融合進(jìn)老鼠的大腦;不僅如此,這種干細(xì)胞還可以在老鼠的腎臟組織環(huán)境中生長出牙齒組織。
這種潛力十足的干細(xì)胞,來源很特殊:從尿液中得到上皮細(xì)胞,導(dǎo)入一些因子,通過特殊的誘導(dǎo)培養(yǎng)基,將它轉(zhuǎn)變成了神經(jīng)干細(xì)胞。
“這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),是我們之前發(fā)表的一項(xiàng)成果?!迸岫饲湔f。2007年,他們用顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),纖維細(xì)胞重編程變回干細(xì)胞的過程中,有一個細(xì)胞從分離孤立到互相黏連的階段。他們敏銳地聯(lián)想:它們或許先得變成上皮細(xì)胞,才能變成干細(xì)胞?
2010年,裴端卿團(tuán)隊(duì)證實(shí),間質(zhì)—上皮轉(zhuǎn)化過程(MET)啟動了體細(xì)胞重編程為多能干細(xì)胞的過程,這也是當(dāng)年干細(xì)胞領(lǐng)域一大發(fā)現(xiàn)。由此,一條新道路顯現(xiàn)了:讓上皮細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞。
“上皮細(xì)胞只在很多組織的最表層。剝一片細(xì)胞很難的。我們試過在腦膜里提取,但質(zhì)量不如尿液細(xì)胞?!迸岫饲湔f,“我想不出除了尿液外,哪里還能取到那么純的上皮細(xì)胞。”
尿液中的上皮細(xì)胞來源還不太清楚(或許是腎臟),它們很健康,有活力,可以成功地轉(zhuǎn)化為神經(jīng)干細(xì)胞。盡管尿液干細(xì)胞變成牙齒組織,不等于可以臨床移植牙齒,但它意味著干細(xì)胞療法向臨床前進(jìn)了一大步。
建一個干細(xì)胞工廠
成人體內(nèi)普遍的干細(xì)胞,任務(wù)是修補(bǔ)人體的損傷,正因?yàn)橛辛怂?,傷口才能愈合。成體干細(xì)胞只能定向變化,沒有胚胎干細(xì)胞那么“全能”,但它更有希望應(yīng)用在治療中。
成體干細(xì)胞散居在血液、肌肉、皮膚、消化道、肝、肺、腦和脊髓里,但除了血液干細(xì)胞,其他種類難以搜集——醫(yī)生們不可能把器官切下一塊兒來,慢慢翻揀。何況干細(xì)胞與一般細(xì)胞模樣幾乎無區(qū)別。
裴端卿團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑,使得一文不值的尿液,成了干細(xì)胞的寶庫。不僅如此,用尿液細(xì)胞轉(zhuǎn)化干細(xì)胞,也比傳統(tǒng)的重編程辦法安全。
諾獎得主山中伸彌開發(fā)的重編程技術(shù),利用病毒將基因插入細(xì)胞染色組,因此改變了宿主的DNA,得到的干細(xì)胞有致癌風(fēng)險(xiǎn)。而中國人將尿液細(xì)胞轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞,用到的載體工具不是病毒,不會改變干細(xì)胞的基因。
“現(xiàn)在看起來,我們的辦法是最方便的。得到的神經(jīng)干細(xì)胞,生產(chǎn)質(zhì)量過關(guān)的話,就可以做臨床研究?!迸岫饲湔f,“我們正在建設(shè)GMP車間。這意味著,將來從我們這里生產(chǎn)出的干細(xì)胞,可以直接臨床使用。”
裴端卿所說的GMP車間,是一個符合藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范的臨床治療性干細(xì)胞制備平臺。如果說現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)室是小作坊,未來則將有一個大工廠。標(biāo)準(zhǔn)化的干細(xì)胞產(chǎn)品,將大大便利臨床研究和應(yīng)用。這是因?yàn)橹袊苏业搅艘粭l新路徑。
修復(fù)人體器官,中國原創(chuàng)貢獻(xiàn)
2014年7月,中國的再生醫(yī)學(xué)研發(fā)邁出關(guān)鍵一步,初步實(shí)現(xiàn)組織器官再生的夢想:世界上第一例用再生材料修復(fù)子宮內(nèi)膜的媽媽,在南京產(chǎn)下了孩子。
中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的戴建武團(tuán)隊(duì),從病人的骨髓中抽取干細(xì)胞,將其附著在一張膠原蛋白膜上,并移植到患者子宮內(nèi)壁,引導(dǎo)受損內(nèi)膜再生。3到5個月后就可修復(fù)成功。這種技術(shù)在2014年幫助5名患者懷孕和產(chǎn)子。
中國不孕患者中,有三分之一左右是由于子宮內(nèi)膜損傷。受損子宮內(nèi)膜出現(xiàn)明顯的瘢痕化供血不足,造成胚胎無法在子宮內(nèi)膜上著床。而戴建武團(tuán)隊(duì)在清除瘢痕后,用可降解的生物支架結(jié)合干細(xì)胞,用支架材料的孔隙和干細(xì)胞的分化功能,成功再生血管組織,治療了這一“絕癥”。
用類似的機(jī)理,戴建武團(tuán)隊(duì)今年初還做了5例脊髓修復(fù)手術(shù),首次嘗試了用神經(jīng)再生膠原支架復(fù)合干細(xì)胞移植修復(fù)脊髓損傷的臨床研究。術(shù)中植入體內(nèi)的,也是以膠原蛋白為基質(zhì)的神經(jīng)再生膠原支架,支架內(nèi)注入了“間充質(zhì)干細(xì)胞”。這種細(xì)胞可自我更新和多向分化,獲取簡單,體外易培養(yǎng),還能分泌大量神經(jīng)營養(yǎng)因子。科學(xué)家希望干細(xì)胞能發(fā)育成神經(jīng)并連接起來,恢復(fù)脊髓的功能。
脊髓修復(fù)實(shí)驗(yàn)還在進(jìn)行中,戴建武團(tuán)隊(duì)為再生醫(yī)學(xué)指出了一個充滿希望的方向。這也是中國在干細(xì)胞治療領(lǐng)域的又一項(xiàng)原創(chuàng)貢獻(xiàn)。
干細(xì)胞治療方興未艾,中國將加力趕超
雖然多項(xiàng)基礎(chǔ)研究領(lǐng)先世界,但在代表干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)前沿的多能干細(xì)胞轉(zhuǎn)化應(yīng)用上,中國還較為欠缺;此外,中國與干細(xì)胞治療相關(guān)的技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、倫理等研究相對滯后,特別是缺乏像廣州所這類從事干細(xì)胞質(zhì)量控制和標(biāo)準(zhǔn)研究的隊(duì)伍。
本世紀(jì)初,干細(xì)胞就普遍被認(rèn)為將帶來人類醫(yī)學(xué)的革命。目前全球有超過700家公司正在開展干細(xì)胞及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)相關(guān)的研究。國際上也已有8種干細(xì)胞藥物或技術(shù)獲批上市并應(yīng)用于臨床,但距離真正意義上的細(xì)胞替代修復(fù)尚有距離,國內(nèi)從事中游干細(xì)胞治療研究和干細(xì)胞藥物研發(fā)的企業(yè)數(shù)量近年來劇增。迄今,已有一些研究者用神經(jīng)干細(xì)胞移植,治療腦缺血性疾病、腦出血性疾病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷、中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘疾病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)慢性退變性疾?。ㄅ两鹕?、亨廷頓病和阿爾茨海默?。┮约爸袠猩窠?jīng)系統(tǒng)腫瘤等疾病。
未來幾年,中國將研發(fā)并建立生產(chǎn)主要細(xì)胞類型、生物材料及生物人工器官的關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng),建立干細(xì)胞及相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合系統(tǒng)的臨床前評估。另外,通過以上技術(shù)和方案獲得干細(xì)胞及再造器官并用于治療的安全性、有效性,也需要得到確認(rèn)。針對重大疾病的治療,中國將建立相應(yīng)的臨床研究和應(yīng)用規(guī)范,加快科研成果應(yīng)用,整體提升干細(xì)胞及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的實(shí)力。
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