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多能干細胞技術到臨床還有多遠的路要走?
2006年日本京都大學山中伸彌(Shinya Yamanaka)領導的實驗室在世界著名學術雜志《細胞》上率先報道了iPS的研究。
他們把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4這四種轉錄因子引入小鼠胚胎或皮膚纖維母細胞,發現可誘導其發生轉化,產生的iPS細胞在形態、基因和蛋白表達、表觀遺傳修飾狀態、細胞倍增能力、類胚體和畸形瘤生成能力、分化能力等都與胚胎干細胞極為相似。
2007年11月,Thompson實驗室和山中伸彌實驗室幾乎同時報道,利用ips技術同樣可以誘導人皮膚纖維母細胞成為幾乎與胚胎干細胞完全一樣的多能干細胞。
所不同的是日本實驗室依然采用了用逆轉錄病毒引入Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4四種因子組合,而Thompson實驗室采用了以慢病毒載體引入Oct4、Sox2加Nanog和LIN28這種因子組合。
這些研究成果被美國《科學》雜志列為2007年十大科技突破中的第二位。
2008年,哈佛大學George Daley實驗室利用誘導細胞重新編程技術把采自10種不同遺傳病患者病人的皮膚細胞轉變為iPS,這些細胞將會在建產疾病模型、藥物篩選等方面發揮重要作用。
美國科學家還發現,iPS可在適當誘導條件下定向分化,如變成血細胞,再用于治療疾病。
2012年,諾貝爾生理學或醫學獎授予了John B.Gurdon先生和日本科學家Shinya Yamanaka博士,表彰他們將成熟細胞重新變成,轉化為可以分化為多種細胞類型的誘導多能干細胞(iPSC)方面的突破性研究。自發現以來,iPSC被譽為能夠為再生性醫藥帶來革命的發現,到現在已經12年了,關于它的研究進展到了哪個階段呢?
來自大阪大學心臟醫學系的 Yoshiki Sawa 教授,一直致力于使用 iPS 細胞來開發心臟細胞療法,在基于動物的實驗方面取得成功的基礎上,2018年6月被批準開展iPSC臨床試驗,希望借助 iPS 技術制造的細胞,對心臟病患者進行治療,對嚴重缺血性心肌病患者的 iPSC 衍生心臟細胞層移植的安全性和可行性進行檢驗。
7月30日,京都大學IPS細胞研究與應用中心的研究人員宣布,他們正在進行一項臨床試驗:用重編程的成體干細胞治療帕金森病。“這將是世上首例利用(誘導多能干細胞)治療帕金森病的臨床試驗,”京都大學IPS細胞研究和應用中心神經外科醫生Jun Takahashi說。
Takahashi和同事用來自健康捐獻者的誘導多能干細胞(iPSCs)轉化為多巴胺生產神經祖細胞,注射入帕金斯患者大腦中。大約500萬個細胞被注射到患者的紋狀體(紅色)中,這里是疾病相關的原發腦區。
2017年,Takahashi和同事就曾報道過,注射來自人類的誘導多能干細胞神經元,可以改善缺少多巴胺神經元的靈長類動物模型疾病癥狀,細胞在猴子腦內可存活至少兩年。據《Science》文章報道,這是日本批準的第三個iPSC臨床試驗。
世界其他地方的研究人員在探索將這些細胞轉化為治療從子宮內膜異位到脊髓損傷等一系列疾病的療法。這些臨床研究的啟動給人們帶來希望,這項科學發現終將開花結果,為患者帶來創新療法。
但這一技術推入臨床的過程中,也暴露出開發療法時所面對的各種挑戰。
目前只有少數患者接受了基于iPSC的治療。2014年一位患有黃斑變性的女性接受了從iPSC分化的是我們下班移植,這些iPSC來自她自身的細胞,雖然他的視力沒有因為這一治療得到明確的改善,但是iPSC分化細胞的安全性得到了確認。
去年有五名患者使用IPSC分化的視網膜細胞治療同樣的眼科疾病,不過這些iPSC細胞是從其他人捐獻獲得,其中一位患者出現對移植體嚴重不致命的反應,迫使醫生摘除。
更多的臨床試驗即將開展,在有些研究人員等待臨床實驗結果來驗證iPSC是否有再生療法的潛力的時候,另一些學者在推動臨床前研究,開發出更多使用于治療疾病的方法。
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