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多能干细胞技术到临床还有多远的路要走?
2006年日本京都大学山中伸弥(Shinya Yamanaka)领导的实验室在世界著名学术杂志《细胞》上率先报道了iPS的研究。
他们把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4这四种转录因子引入小鼠胚胎或皮肤纤维母细胞,发现可诱导其发生转化,产生的iPS细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等都与胚胎干细胞极为相似。
2007年11月,Thompson实验室和山中伸弥实验室几乎同时报道,利用ips技术同样可以诱导人皮肤纤维母细胞成为几乎与胚胎干细胞完全一样的多能干细胞。
所不同的是日本实验室依然采用了用逆转录病毒引入Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4四种因子组合,而Thompson实验室采用了以慢病毒载体引入Oct4、Sox2加Nanog和LIN28这种因子组合。
这些研究成果被美国《科学》杂志列为2007年十大科技突破中的第二位。
2008年,哈佛大学George Daley实验室利用诱导细胞重新编程技术把采自10种不同遗传病患者病人的皮肤细胞转变为iPS,这些细胞将会在建产疾病模型、药物筛选等方面发挥重要作用。
美国科学家还发现,iPS可在适当诱导条件下定向分化,如变成血细胞,再用于治疗疾病。
2012年,诺贝尔生理学或医学奖授予了John B.Gurdon先生和日本科学家Shinya Yamanaka博士,表彰他们将成熟细胞重新变成,转化为可以分化为多种细胞类型的诱导多能干细胞(iPSC)方面的突破性研究。自发现以来,iPSC被誉为能够为再生性医药带来革命的发现,到现在已经12年了,关于它的研究进展到了哪个阶段呢?
来自大阪大学心脏医学系的 Yoshiki Sawa 教授,一直致力于使用 iPS 细胞来开发心脏细胞疗法,在基于动物的实验方面取得成功的基础上,2018年6月被批准开展iPSC临床试验,希望借助 iPS 技术制造的细胞,对心脏病患者进行治疗,对严重缺血性心肌病患者的 iPSC 衍生心脏细胞层移植的安全性和可行性进行检验。
7月30日,京都大学IPS细胞研究与应用中心的研究人员宣布,他们正在进行一项临床试验:用重编程的成体干细胞治疗帕金森病。“这将是世上首例利用(诱导多能干细胞)治疗帕金森病的临床试验,”京都大学IPS细胞研究和应用中心神经外科医生Jun Takahashi说。
Takahashi和同事用来自健康捐献者的诱导多能干细胞(iPSCs)转化为多巴胺生产神经祖细胞,注射入帕金斯患者大脑中。大约500万个细胞被注射到患者的纹状体(红色)中,这里是疾病相关的原发脑区。
2017年,Takahashi和同事就曾报道过,注射来自人类的诱导多能干细胞神经元,可以改善缺少多巴胺神经元的灵长类动物模型疾病症状,细胞在猴子脑内可存活至少两年。据《Science》文章报道,这是日本批准的第三个iPSC临床试验。
世界其他地方的研究人员在探索将这些细胞转化为治疗从子宫内膜异位到脊髓损伤等一系列疾病的疗法。这些临床研究的启动给人们带来希望,这项科学发现终将开花结果,为患者带来创新疗法。
但这一技术推入临床的过程中,也暴露出开发疗法时所面对的各种挑战。
目前只有少数患者接受了基于iPSC的治疗。2014年一位患有黄斑变性的女性接受了从iPSC分化的是我们下班移植,这些iPSC来自她自身的细胞,虽然他的视力没有因为这一治疗得到明确的改善,但是iPSC分化细胞的安全性得到了确认。
去年有五名患者使用IPSC分化的视网膜细胞治疗同样的眼科疾病,不过这些iPSC细胞是从其他人捐献获得,其中一位患者出现对移植体严重不致命的反应,迫使医生摘除。
更多的临床试验即将开展,在有些研究人员等待临床实验结果来验证iPSC是否有再生疗法的潜力的时候,另一些学者在推动临床前研究,开发出更多使用于治疗疾病的方法。
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