浅析诱导性多能干细胞安全性

浅析诱导性多能干细胞安全性 点击次数：176 发布时间：2016/5/9

浅析诱导性多能干细胞安全性

剑桥大学研究人员发现了迄今为止Z有力的证据，表明人类多能干细胞（human pluripotent stem cells）被移植入胚胎后将正常发育。这些研究结果2015年12月17日发表于《Cell Stem Cell》期刊，对再生医学具有重要意义。
人类多能干细胞(hPSC) 在成年人的身体中可以发展成为任何类型的细胞， 它对心血管到阿尔茨海默氏症的疾病建模中进行的药物研发和创造替代细胞提供了巨大的潜力。
但这样会有风险：移植hPSCs也可能发展成为肿瘤。2015年11月10日发布的一项新的研究结果表明，新的“祖细胞能无限扩张和分化成成熟的肾脏细胞，但没有形成肿瘤的风险。”
Karl Willert博士说， “这项工作在组织工程或重建功能器官中起到很好的补充作用，如我们所看到的微型肾，它代表了一种新型的细胞来源。”
Willert设计了一种体外微环境，该环境可使早期胚胎发育的三个主要胚芽层之一的中胚层祖细胞hPSC同质扩张。胚芽层是一种在胚胎发生的主要层细胞。早期祖细胞是干细胞的后代，分化能力有限。
用于再生医学或生物医学研究的人类多能干细胞主要有两个来源：胚胎干细胞和诱导多能干细胞。人类多能干细胞被视为有希望被疗法性用于再生医学，ZL影响各种器官和组织的毁灭性疾病，尤其是那些再生能力比较差，比如心脏、大脑和等脏器中的疾病。
不过，有些科学家一直担心这些细胞可能无法适当地融入身体，因而不能按照要求增殖和分布，导致肿瘤。Zxin的这项研究表明，这种情况不会发生，这些干细胞在被适当地移植时，用于再生医学可能是安全的。
剑桥大学Anne McLaren再生医学实验室教授Roger Pedersen在评论共同作者Victoria Mascetti的研究发现时表示：“我们的研究提供了强有力的证据，表明人类干细胞将以正常而安全的方式发育。这可能是再生医学领域一直在等待的消息。”（Cell Stem Cell, doi:10.1016/j.stem.2015.11.017）
8.诱导多能干细胞人体试验在科学界激起波澜
“这是令人敬畏的、疯狂的，我非常激动，我一直在等待它的到来。”美国加利福尼亚州拉荷亚斯克利普斯研究所干细胞生物学家Jeanne Loring说。她是全世界欢迎干细胞疗法新消息的几位研究人员中的一位——存在视觉缺陷的一位日本女性成为接受诱导多能干（iPS）细胞疗法的diyi人。
如果该过程被证明是安全的，它可以软化其他国家对iPS细胞人体试验的管理态度，并将为ZL帕金森氏病和糖尿病等其他疾病铺平道路。它还将巩固饱受干细胞丑闻困扰的日本的iPS细胞研究领跑者的地位。
尽管如此，人们对iPS细胞制备的组织也有担忧，这可能阻止各国批准临床试验。身体里的免疫系统将会攻击它们，或者它们之中仍包含一些处于可塑状态的细胞，并导致癌症性生长，尽管Loring指出，这种情况并没有在胚胎干细胞疗法人体试验中发生——人们也曾对该细胞有类似的担忧。
2013年7月，日本管理机构批准理化学研究所（RIKEN）发育生物学ZX（CDB）眼科医生Masayo Takahashi领衔的研究小组收集细胞用于临床iPS细胞初步研究。
她的研究团队提取了上述患者的皮肤细胞，这位现年70岁的女性因老年性黄斑变性而出现视网膜损伤。之后，研究人员重新改编了皮肤细胞，使其成为iPS细胞，并诱导这些细胞变成视网膜组织。9月8日，Takahashi提供证据显示，这些细胞具有遗传稳定性和安全性——这是它们能被移植入眼睛的先决条件。手术在4天后进行，RIKEN报告称患者没有出现不良反应。
不过，在该实验中，这位女性患者的视力不太可能改善。但全世界的研究人员都在观望这些细胞能否阻止视网膜进一步退化，以及是否出现副作用。如果该患者经历严重后果，iPS细胞研究将后退数年，正如基因疗法经历的那样：1999年，一位患者在利用改编基因修正一种肝病的试验中死亡。“这让我在夜里辗转反侧。”Loring说。
但如果Takahashi的试验能成功，这将对FDA和欧洲药品局等管理机构释放出一个强有力的信号。“假如Masayo能证明这些细胞对患者而言是安全的，将能缓解对新细胞类型的焦虑。”马里兰州贝塞斯达国立眼科研究所发育分子生物学家Kapil Bharti说。Bharti正在领衔国立卫生研究院（NIH）开发针对黄斑变性的iPS细胞疗法的研究。该疗法与Takahashi使用的方法类似。他希望能在2017年获得FDA批准，进行临床试验。
9.诱导多能干细胞（iPSc）发展面临的几个问题
自2006年问世以来，诱导多能干细胞（iPSc）的发展可谓一路高歌，相关论文层出不穷，然而，就在其高歌猛进之际，却传来了不和谐的声音。Z近，不断有科学家撰文指出其发展过程中可能会遇到几只“拦路虎”，诱导多能干细胞开始遭遇“成长烦恼”。
在科学发展史上，5年不过一瞬间，但是，希望通过重组成人细胞以彻底革新再生医学的美好愿景从概念的提出到现在几乎成为现实也不过5年。2006年8月，日本东京大学的科学家山中伸弥首次利用病毒载体将四个转录因子（Oct4、Sox2、Klf4和Myc）的组合转入老鼠分化的体细胞中，使其重新编程而得到了类似胚胎干细胞的一种细胞类型——诱导多能干细胞，其可以变成任何类型的细胞。第二年，山中伸弥使用人类皮肤重复了该实验并取得了成功。
诱导多能干细胞拥有明显的优势：它们可使用成人的细胞制成，不需要人类的胚胎，避免利用人类胚胎制造多功能干细胞饱受的争议；诱导多能干细胞可用从罹患某种疾病的患者身上提取的组织或细胞制成，这样，科学家们就可以根据该病人的基因，“量体裁衣”地为其设计ZL方案。
科学家们认为，这种通过将完全分化的体细胞重编程，不经胚胎阶段而直接逆转至多功能干细胞状态的诱导多能干细胞，在再生医学领域拥有重要的应用潜力，在药物筛选方面也将“大展拳脚”。
然而，过去几个月内，不断有科学家发表论文指出，其Zxin研究成果表明，诱导多能干细胞的发展遇到了几只“拦路虎”。首先，细胞重组的效率可能很低，或许还会诱发基因变异；其次，经过重组的细胞也无法发育成任何类型的细胞；此外，诱导多能干细胞制造出的细胞并非都可以用于ZL疾病等等。
实验中，新问题也逐渐浮现出来。科学家近日发表的研究结果表明：当将使用某些老鼠的细胞制成的诱导多能干细胞移植入其他基因组成相同的老鼠体内时，产生了免疫反应，这就提出了一个问题——是否能将诱导多能干细胞制造出的身体组织注入为其制造提供原材料的人体内？
没有人怀疑诱导多能干细胞拥有的巨大潜力，但是，该领域的很多专家Z初怀抱的乐观现在已开始慢慢降温。
从一开始，生物学家就试图设计出比山中伸弥的方法更安全、更有效的方法来制造诱导多能干细胞。山中伸弥使用一个逆转录酶病毒将四个基因重组因子递入细胞中。逆转录酶病毒会整合进入一个宿主细胞的DNA（脱氧核糖核酸）中，因此，其会潜在地中断基因表达并诱发癌症；而且，编程因子Myc本身就是一个会引发癌症的致癌基因。
尽管新的、“经过改进的”重组方法似乎层出不穷，但迄今为止，山中伸弥的逆转录酶病毒方法仍然是Z有效以及使用Z广的。其能将0.01%的人体皮肤细胞经过重组转化为诱导多能干细胞。相反，并不会被整合入基因组中的腺病毒只能将0.0001%到0.0018%的皮肤细胞转化为诱导多能干细胞。转化效率低下增加了使用各种细胞制造诱导多能干细胞的成本和难度，尤其是当某些细胞来源比较少时，难度和成本更高。
研究人员也曾经尝试过让Myc消失，或者一旦重组完成就使其沉默或将其从细胞中剔除，但这些措施同时也降低了重组效率，而且，被沉默的Myc也可能被重新激活。
这些已经成为该领域的科学家现在着手解决的主要问题。科学家们绞尽脑汁地在对他们的重组方案进行修修补补，试图找到Z有效而且也不会增加癌症风险的因子和递送手段。
今年4月，美国宾夕法尼亚大学医学院医学、细胞和发育生物学教授兼再生医学研究所科学主管爱德华·莫里西领导的科研团队报告称，他们首次绕开四个转录因子生成了诱导多能干细胞，并将重编程效率提高了100倍。在采用微RNA（microRNA）替代四个关键的转录因子之前，研究人员每重组10万个成体细胞只能获得不到20个的极少数诱导多能干细胞。在Zxin研究中，科学家们利用微RNA新技术诱导10万个人类成体细胞，生成了大约1万个诱导多能干细胞。
美国加州斯克利普斯研究所的发育神经生物学家詹纳·娄伦表示：“对我们来说，让这些新的重组方法很好地工作，以使我们能查看其在细胞的稳定性和致癌风险方面是否与之前的方法有所不同非常重要，还没有人做过类似的尝试，还需要很长时间不断将这些研究推进。”