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干细胞在难治性疾病治疗上带来新突破

发布时间:2022-08-23   发布人:

黄斑变性、糖尿病、帕金森病、脊髓损伤、肾病、帕金森等疾病,既是困扰医学界的难题,也给患者带来了极大痛苦,能带来突破性治疗进展的,非干细胞治疗莫属。

 

       20年来,人类一直在等待干细胞为解除患者病痛,提供各式人体“备件”。如今,在干细胞研究的赛道上,这些期待中的人体“零件”,哪些跑在了前面,谁又将第一个冲过终点呢?

         20年前,科学家从人体胚胎中分离出了干细胞。与其他类型的干细胞不同,这些干细胞具有  “多能性”,意味着如果给予正确的信号,它们可以被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型。从那时起,科学家就期待有一天能够借此制造出各类可替代人体组织的干细胞“零件”,以减轻病人痛苦,这无疑将给医学带来革命性变革。

 

       尽管,在找到安全有效的方法之前,干细胞治疗仍是一个应谨慎对待的领域,但20年来,科学家在开发干细胞潜力的探索之路上,已经迈出了非常重要的一步。

 

      目前,科学家们已经在黄斑变性、糖尿病、帕金森病、皮肤病、脊髓损伤、肾脏疾病等治疗领域取得了可喜进展。一批  “修补”肌体损伤的干细胞  “零件”,正沿着研究赛道朝我们快步而来……

 

黄斑变性


       黄斑变性是与年龄相关视力丧失最常见的原因,一种可能的治疗方法正在走向临床实验。

 

      在澳大利亚,大约七分之一50岁以上的人患有黄斑变性疾病。具体而言,眼睛后部的那部分细胞(即黄斑)如有损伤,中心视力就会受到影响,导致患者视觉功能下降,从而影响阅读、驾驶和人脸识别。

      黄斑中真正有“视力”的细胞实际上可能完好无损,但一小块区域的深色细胞受损就会导致视力丧失。这些细胞被称为“视网膜色素上皮细胞”或“RPE细胞”,其功能是为视网膜高度活跃的细胞提供食物并清除废物。

 

       由于所需的RPE细胞数量实际上非常少,多能干细胞很容易发育成这种精确的组织,黄斑变性长期以来一直是干细胞领域最受欢迎的研究对象。目前,英国和日本等国正在进行临床试验,以确定用实验室中人类胚胎干细胞或诱导多能干细胞制造的RPE细胞替换有缺陷的RPE细胞,是否对改善患者视力有所帮助。

 

       在这个早期阶段,安全是最关键的问题。细胞移植手术可能因技术原因导致视网膜脱落,致使患者视力的进一步丧失。一个好消息是:去年五月,英国两名黄斑变性患者在参加了一项临床试验后,视力得到了改善,而且没有表现出明显的副作用。
 

 
皮肤病
 

 

        长期以来,皮肤干细胞一直是治疗严重烧伤植皮材料的来源。

 

        2017年11月,一则报道成为头条新闻。报道称,一名七岁的叙利亚男孩哈桑因遗传性皮肤疾病濒临死亡,后通过基因矫正治疗移植皮肤干细胞而得救。

 

       哈桑现在和家人住在德国,他所患的严重大疱性表皮松解症(EB)被称为“最严重的皮肤病”,影响着全球约50万人。这种疾病可能由18种不同基因突变引起,从而破坏皮肤上层表皮与下层真皮的结合,结果,皮肤就像蝴蝶翅膀一样容易撕裂,因此也叫“蝴蝶病”。

 

 

        哈桑一出生,皮肤就开始起水泡。当他七岁时,细菌感染夺走了他80%的表层皮肤。为了挽救他的生命,给他治疗的德国医生联系了意大利摩德纳大学资深干细胞研究人员米歇尔·德卢卡和雷吉奥·艾米利亚。2006年,德卢卡曾用经基因疗法矫正的皮肤移植,治疗了一名女性腿部的伤口,她患的是和哈桑一样的皮肤病,是由一种叫作“LAMB3”的基因突变引起的。

 

      德卢卡的团队从哈桑的腹股沟取了一小块含有干细胞的皮肤,将LAMB3基因的一个拷贝剪接到一个良性病毒中,然后用携带LAMB3基因的病毒感染皮肤细胞,经过基因改造的皮肤长成的薄片被移植到哈桑身上。

 

      第一次移植五个月后,哈桑出院了。一个月后,他回到了学校,并可以和同伴们一起踢足球。他身上经基因修正干细胞移植的皮肤不再出现水泡或碎片。美国大疱性表皮松解症研究协会执行董事将哈桑的治疗案例称为“EB世界的一次巨变”。

 

 

 
肾脏疾病
 

 

       治疗肾脏疾病的干细胞研究一直被认为是一个不太可能实现的目标,但现在传来了一些好消息。

 

 

      肾脏是身体重要的清洁和平衡系统。它们将血液中的废物和毒素过滤到尿液中,维持身体的水分平衡,还产生对调节血压和红细胞生成非常重要的一些激素。

       导致慢性肾病的主要原因是糖尿病和高血压,而肾病会破坏一种叫做肾元的过滤装置。肾元一旦消失,是不能再生的。目前有近千名澳大利亚人在肾脏移植的名单上排队等待,等待一个肾脏供体有时需要数年时间。

 

       澳大利亚墨尔本默多克儿童研究所的梅丽莎·利特尔团队是这项研究的先驱。2015年,他们成功培育出了微小的肾脏样结构,并在《自然》杂志封面上展示了这一成果。虽然这个微型肾脏拥有成熟肾脏的许多功能,但要用于实际移植还有很长的路要走。

 

      然而,这些微型肾脏已经改变了我们对肾脏发育以及肾病发病机制的理解。例如,研究人员最近为患有可导致严重肾病的罕见基因病的儿童制造微型肾脏。他们首先用患儿的皮肤培育多能诱导干细胞(iPS细胞),在实验室里能够观察到患儿细胞的结构异常。研究人员发现,当基因突变被纠正时,结构缺陷也被纠正了。这为我们了解遗传性肾病提供了一个新视角,而以前我们对这些疾病的发展一直知之甚少。

 

 
糖尿病
 

 

       另一种在干细胞“零件”竞赛跑道上较早进入临床实验的病种,是Ⅰ型糖尿病——这是一种因免疫系统寻找并摧毁胰腺β细胞而导致的疾病。

 

       胰腺β细胞的奇妙之处在于,它既能感知血糖水平的升高,又能释放出将血糖水平降至正常所需确切数量的胰岛素。如果这种细胞被破坏(通常发生在儿童期),人体就不再能自行控制血糖水平了。

 

      超过12万的澳大利亚人都需要通过定期注射胰岛素来控制糖尿病,但这种治疗控制手段并不能像β细胞那样可以精确地调节血糖水平。如果控制不好,高血糖会损害心脏、眼睛和肾脏血管;而低血糖则可能致命。一些幸运患者接受了整个胰腺移植手术,或含有β细胞组织的移植手术。但目前遇到两个问题:首先,移植供体供应不足;其次,捐献组织很可能会遭到与本体组织同样的命运——受到患者免疫系统的攻击。

 

 

      利用多能干细胞诱导分化出的β细胞,供应已不再是问题。经过20年的努力,科学家们已经能够在实验室中制造出大量功能齐全的β细胞。为了控制免疫系统,几家初创公司提出了“茶包”方法,他们将β细胞包裹在多孔胶囊里,像网住茶叶的“茶包”一样,将β细胞保护起来。

 

       可溶性因子包括胰岛素、血液中的葡萄糖以及其他营养物质,可以很容易地通过“茶包”的滤网进出,但来自免疫细胞的攻击则被挡在了滤网之外。

 

 

 

帕金森病

 

 

      帕金森病是一种老年退行性疾病,60岁以上老年人群中约有1%的人患有这种疾病。

 

      帕金森病是由释放神经递质多巴胺的大脑神经元死亡引起的。多巴胺可用以确保大脑不同部分同步运作,执行日常动作。如果没有多巴胺,病人很难控制自己的行走动作,他们的手和身体其他部位也会颤抖。那么,通过干细胞疗法,用健康的多巴胺神经元取代有缺陷的神经元,能成功对抗帕金森病吗?

       20多年前,来自各国的研究小组就开始了尝试。他们利用人类胎儿组织分离出产生多巴胺的细胞,通过手术将这些细胞植入病人的大脑,特别是植入一个叫作“纹状体”的大脑区域中。

 

       一些患者病情有所好转,但另一些患者出现了明显的副作用,尤其是无法控制的抽搐,即运动障碍。研究人员想要弄明白,转移的细胞是否是正确类型的细胞,以及它们是否被转移到了大脑的正确部位。由于副作用的出现,进一步实验被暂停。研究人员开始思考一个关键问题,即多能干细胞能否以一种更精确、更可靠的方式“生产”多巴胺细胞。

 

      去年,几个研究小组在一系列帕金森病的临床试验中,对一些新类型的替代细胞进行了测试。多年研究表明,胚胎干细胞和iPS细胞可直接发育成正确的神经元类型,并且能够产生足够多数量的神经元。动物实验证明,产生多巴胺的细胞纠正了运动障碍,而且没有形成肿瘤。

 

       目前,来自日本、瑞典、英国等国的科学家联合起来组成了一个名为“G-Force PD”的联盟,尽管各国研究小组在临床试验中使用的方法略有不同,但通过分享各自的研究结果和专业知识,他们希望能将基于干细胞的帕金森病疗法推向临床实践。

 

 

     

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