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美干细胞研究:追逐组织再生和器官修复的梦想

来源:药品资讯网信息中心 2010-09-09 11:29

8月1日,FDA批准了美国Geron公司的胚胎干细胞产品GRNOPC1进入Ⅰ期人体临床研究。

8月24日,美国麻省理工大学的科学家发明了利用合成基质体外培养干细胞的方法。

8月26日,英国科学家利用iPS技术成功将人皮肤细胞转化为肝细胞。

实现组织再生和器官修复是临床医学家和生物学家多年梦寐以求的事情。1996年,当英国科学家利用动物体细胞克隆技术制造出克隆羊“多莉”时,人们看到这一梦想实现的可能。但随后由于“体细胞克隆技术”备受争议,政策等因素的限制使人的体细胞克隆技术在近十余年进展缓慢。于是,科学家又将目光转向基于干细胞的“细胞疗法”。

干细胞不同于机体其他细胞之处在于其具有自我更新、高度增殖、多向分化的能力。它的这种多向分化能力,以及其在再生医学上的应用潜力,使人们再次看到了实现组织再生、器官修复的曙光。在制药行业,干细胞还可以作为新药筛选的模型,进行毒理、药效实验。此外,研究干细胞的增殖以及细胞分化的调控,可以更深层次地理解癌症发生的分子机制。这些研究价值与应用潜力,让干细胞技术被人们寄予厚望。

备受争议的“胚胎干细胞”

胚胎干细胞具备分化成人体200多种细胞的“全能性”。已有研究证实,胚胎干细胞在特定条件下可以分化为心肌细胞、胰岛细胞、血管内皮细胞、肝细胞等特异功能的细胞。而且,胚胎干细胞具有很强的增殖能力,它可以借助小鼠细胞饲养层连续培养数月。但是,胚胎干细胞目前主要来源于人工受精后早期发育的胚胎。虽然这些胚胎是辅助生殖的废弃物,并通过自愿捐献,但是,分离胚胎干细胞会毁灭胚胎的事实,使其研究备受伦理争议。

以美国为例,早在1995年,美国政府就通过了迪基修正案(Dickey Amendment),明令禁止“任何创造或毁灭胚胎的科学研究”。此后,小布什总统在任期间,又规定联邦政府资助的科学研究仅限于已有的干细胞系。虽然去年3月奥巴马政府曾放松对干细胞研究的政策禁锢,取消了这项限制,但是,今年8月25日美国地方法院依据此前的迪基修正案又推翻了总统令。关于干细胞,尤其是胚胎干细胞的科学研究,再次引起了政界、民众的广泛争议。

在胚胎干细胞研究备受争议、相关政策并不明朗的情况下,今年8月1日,美国食品药品管理局(FDA)批准了美国Geron公司的胚胎干细胞产品GRNOPC1进入Ⅰ期临床研究。这在业内被认为具有“里程碑”式的意义。

胚胎干细胞具有分化成机体所有细胞的“全能性”,而且增殖能力很强。与成人干细胞相比,其临床应用前景更为广阔。但是,胚胎干细胞的强大自我更新能力和全能分化能力,也会造成移植后的“致瘤性”。如何控制移植后的胚胎干细胞的增殖和分化,是保证临床用药安全的关键。其实,GRNOPC1早在去年就曾被FDA获准进行人体试验,但由于发现在早先的动物实验中出现过注射部位发生囊肿,于是临床试验被紧急叫停。一年间,Geron公司重新设计了动物实验,并提供了两万余页的说明材料,证明了其产品的安全性。另外,GRNOPC1含有的干细胞是通过在小鼠滋养层培养扩增得到的,这些体外培养的干细胞移植体内后,是否会引起免疫排斥还没有定论。为此,在其Ⅰ期临床试验中,患者需要同时配合服用免疫抑制剂他克莫司。

除了GRNOPC1外,Geron公司的研发线上还有数个(治疗心肌坏死的GRNCM1等)胚胎干细胞产品。此外,在美国还有治疗糖尿病(Novocell公司)、治疗黄斑变性失明(Advanced Cell Technology公司)的胚胎干细胞疗法等有望在近期进入临床研究阶段。

相对成熟的“成体干细胞”

成体干细胞体外培养相对困难,只能从外周血、骨髓、脂肪中搜集。而且,由于具有的是“多能性”而“非全能性”,成体干细胞只能分化为特异组织细胞。这些因素限制了成体干细胞的临床应用。但是,由于其来源不涉及到“胚胎”这一伦理学争议的焦点,近年来成体干细胞却较胚胎干细胞的研究更为迅速。

早在上世纪60年代,造血干细胞就应用于临床,用于治疗器官移植后的免疫修复等。造血干细胞也是目前为止研究最为透彻、临床应用最为广泛的干细胞疗法。近年,Osiris公司来自骨髓的成体干细胞(Osteocel)、StemCyte公司来自脐带血的成体干细胞,都已经在临床上得到应用。今年5月,美国FDA以孤儿药方式核准Osiris公司的Prochymal用于1型糖尿病的治疗。此外,该产品的其他适应证,如治疗克罗恩氏病、修复梗死心脏组织、胰岛细胞再生等也处于临床研究阶段。

另辟蹊径的“诱导多能干细胞”

成体干细胞能否突破胚层发育限制,横向分化为其他组织细胞?或是成体干细胞是否可以通过诱导回复为胚胎干细胞?这些问题一直是干细胞研究的热点。

2006年,日本科学家通过导入四种转录因子,使小鼠的成纤维细胞具备胚胎干细胞的表型和功能;2007年,利用类似技术将人皮肤细胞诱导成类胚胎干细胞。由此,科学界提出“诱导多能干细胞”(iPS细胞)的概念,即通过细胞内部重新编程,使成体干细胞具备胚胎干细胞的功能。今年8月26日,英国科学家利用iPS技术成功将人皮肤)细胞转化为肝细胞。

利用iPS技术,可以诱导成体干细胞分化成其他组织的功能细胞,这种“横向分化”能力使其具有更为广阔的应用前景。利用iPS细胞替代胚胎干细胞进行干细胞治疗,这是干细胞研究与应用的另一条“蹊径”。

虽然,干细胞药物还存在诸多技术障碍尚待突破,干细胞研究尚有伦理学的争议,甚至可能遭受政策禁锢。但是,干细胞治疗领域已经具备市场规模,形成了细胞治疗、脐带血库和新药筛选三大市场板块,其研究几乎涉及到生命科学和临床医学的所有领域,其应用几乎涵盖了目前临床上的所有疑难病症。近日——8月24日,美国麻省理工大学的科学家又发明了利用合成基质体外培养干细胞的方法。这预示着大规模制备干细胞的技术瓶颈即将突破。随着干细胞技术研究的不断深入和干细胞治疗产业化进程的推进,也许,人类关于组织再生、器官修复的梦想终会实现。(生物谷Bioon.com)

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