华尔街日报:个体化干细胞或能有效治疗帕金森和心衰

【重磅录像】颜宁:“AI在结构生物学中的未达之地”
文章来源:《华尔街日报》,原标题《The Personalized Stem Cells That Could One Day Treat Parkinson’s and Heart Failure
原作者:Nidhi Subbaraman

药时代团队对本文编译后,重新编纂成文。

华尔街日报:个体化干细胞或能有效治疗帕金森和心衰

科学家们正在尝试通过一种“逆向工程”,使患者的皮肤或血液细胞变回胚胎干细胞的样子,并用这种细胞,去治疗一些不治之症。

与此前类似的,使用胚胎干细胞的试验不同,这些试验使用的方法更加新颖,是用血液细胞或皮肤细胞为“原料”,通过实验室里的操作转化为干细胞的。然后,这些“诱导性多能干细胞”,即:iPS细胞,会被分化成特定的细胞类型,如眼组织、心脏细胞或神经元像胚胎干细胞一样

科学家们希望希望能够通过这样的方式,培育出患者自己的iPS细胞,并让这些iPS细胞分化为健康的普通细胞,以治疗目前无法治愈的疾病。这将减少身体对移植组织排异反应的发生,因为这些组织来自患者自身,尽管这种培育再生组织的方法成本又高,又费时间。

但与此同时,研究人员也承认,植入由干细胞分化的组织存在风险。这些组织里很可能会有长出非目标细胞甚至形成肿瘤,并且,它们仍存在小概率的可能被人体排斥。

目前,已经有几个团队已经或即将进行相关的早期临床试验,对于干细胞生物学家而言,这些早期的临床试验是重要的“概念验证”试验,以验证他们长期追求的想法是否可行。

Rudolf Jaenisch是Whitehead Institute和麻省理工学院的干细胞生物学家,他表示,由于时间和成本的问题,使用从患者产生的iPS细胞作为治疗方法尚不成熟,但最初的试验结果是宝贵的。“我们必须弄清楚:这个方法能否奏效?”

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干细胞的发展:从胚胎到异体再到自体

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多年来,干细胞的研究都是依托于体外受精的胚胎或堕胎中获得的胎儿组织,获得这些细胞的材料有限,并且在美国政府资助方面存在法律限制。

而这种情况在2006年发生了改变,时年,日本京都大学的干细胞生物学家山中伸弥发现在成年小鼠细胞中过量表达四个转录因子的组合,可以使这些细胞去分化而重编程为胚胎时期的多能干细胞状态。为此,山中教授获得了2012年诺贝尔生理学或医学奖

华尔街日报:个体化干细胞或能有效治疗帕金森和心衰山中伸弥博士
图片来源自网络

随着干细胞科学的长足发展,科研人员还发现了适合细胞生长的一种细胞因子、蛋白质和其他分子的组合配方,可以模拟胚胎发育环境的方法。如今,重编程成年细胞的工作已经变得非常精准、可靠了。

此外,他们还完善了实验方法,对细胞的基因组进行测序、分析细胞正在制造的蛋白质种类,以验证正在培养的组织是否正确。

斯克里普斯研究所干细胞生物学家、Aspen创始人Jeanne Loring表示,我们已经有了完备的技术,只需要反复验证,一遍遍进行实验即可。

然而,即便如此,该技术的发展仍然十分缓慢。自体iPS细胞(即使用患者来源的iPS)细胞的研究团队表示,他们目前的使用的方法需要数月的时间才能为单个患者构建并测试所需的组织。

“当iPS细胞首次被报道时,我想这项技术在十年之内就能进入临床应用了,但很显然,实际过程要漫长许多。”加州大学戴维斯分校的干细胞生物学家Paul Knoepfler谈道。

自体干细胞的首批试验之一,是针对一位患有老年性黄斑变性的日本老妇人进行的。她于2014年接受了来自自己皮肤细胞分化而来的视网膜上皮细胞移植。一年后,根据《新英格兰医学杂志》发表的报告显示,她的视力没有改善,没有恶化,也没有出现严重的副作用。

当时身处该团队的山中伸弥博士表示,团队随后准备在该类患者的扩大研究中使用异体细胞。

山中博士认为,这项技术最理想的应用场景,是使用患者自己的细胞给自己定制组织,但使用自体iPS细胞治疗的成本很高,每位患者的治疗费用在10万到100万美元不等,并且耗时良久,因此他选择退而求其次,使用了这种略有不同的方法。

如今,他管理的CiRA基金会已经在日本成立了一个的iPS细胞库,里面的细胞全部来自捐赠者,这些细胞可供临床、临床前研究使用,减少了获取定制组织的时间成本,但接受这些细胞治疗的患者,大多需要服用抗排异反应的药物。

如果异体iPS细胞的研究能成功,并被广泛使用,成本将会大大降低。

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Aspen Neuroscience:冲击中晚期帕金森

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帕金森病患者的神经元会死亡,失去制造多巴胺的能力,并引发失控的、不规则的运动症状。

那么,是否能够通过注射实验室培育的神经祖细胞来逆转帕金森病的症状?总部位于圣地亚哥的初创公司Aspen Neuroscience Inc.计划在今年晚些时候进行人体试验,以验证这个想法。

Aspen的首席执行官Damien McDevitt博士表示,他们将测试新注射的细胞是否能够发育成熟,并制造多巴胺,从而治疗这种无法治愈的疾病。据该公司表示,动物试验结果已经显示出了这方面的希望。

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首席执行官DAMIEN MCDEVITT博士

图片来源:ASPEN官网

Aspen定制的神经前体细胞是从皮肤细胞分而来。公司研发高级副总裁和联合创始人Andres Bratt-Leal解释了这一过程,先从从患者的肩部取下一个橡皮擦大小的皮肤块,将其溶解在溶液中,然后在培养皿中培养出细胞。每天用一种混合试剂处理它们,使其转化为干细胞。然后,仔细选择纯干细胞群,再投入另一轮试剂,引导它们生长成为神经元前体细胞并将其冷冻储存。

Aspen的突破性创新之处在于,他们使用DNA、RNA测序的方法,检测培养皿中细胞的基因突变情况,从而避免了将iPS细胞培养出的组织注射到啮齿类动物体内这种更耗时的方法。

McDevitt博士表示,Aspen Neuroscience已经从10名帕金森患者身上培育和冻结了细胞,目前正在等待美国FDA的批准。他们计划在今年开始对其中一些参与者进行测试,预计在约三年内得出结果。

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未来十年,开花结果

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除了Aspen外,目前还有几个团队正在尝试iPS细胞的试验。

其中,美国国家卫生研究院的一个团队正在领导一项从2019年开始的试验,以患者的血样培育眼组织来治疗黄斑变性,患有这种疾病的人视网膜细胞会衰竭,导致视力模糊甚至丧失视力

去年,NIH的一个研究小组通过手术将重编程的视网膜组织植入一名患有晚期“干性”年龄相关性黄斑变性的患者体内。

该团队的研究负责人Kapil Bharti说,他们团队已经开发出了使iPS细胞精准分化为视网膜细胞的方法,按照特定的顺序精准添加试剂组合可以做到这一点。该团队希望在今年招募到大约12名患者,以验证该疗法的安全性。“从抽血到培养再到移植,整个过程大约需要6个月时间。”Bharti博士表示。

Bharti博士告诉《华尔街日报》,过去引导干细胞分化为特定组织的一个挑战在于,很难控制的十分精准,细胞系在分化过程中会变得不稳定,生长出目标组织以外的细胞甚至肿瘤细胞。而NIH的研究团队目前已经改良了从iPS细胞分化为视网膜细胞的方法,成功率超过了95%。

他表示,在有更多患者接受手术之前,他不会对患者的治疗结果发表评论。

另外一项试验来自梅奥诊所医学中心,将在今年晚些时候开始,Tim Neslon博士是该团队的负责人,是梅奥诊所医学中心医学和分子实验药理学副教授,同时也是一个名为HeartWorks的非营利研究型组织的联合创始人。

他们的目标患者是因先天性心脏病导致心肌无力的患者,该类患者通常需要心脏移植来进行治疗。Tim Neslon团队将尝试给他们注射实验室培育的心脏组织,以强化其心肌。

“未来十年,我们将进入“落地阶段,我们会看到这个领域、这项技术一步步开花结果。”Neslon博士说道。

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本篇文章来源于微信公众号: 药时代

发布者:haitao.zhao,转载请首先联系contact@drugtimes.cn获得授权

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