干细胞在医学领域的前景与忧思

2014/11/13 来源:生物探索
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导读
早在1967年,美国华盛顿大学托马斯教授就提出将干细胞用于医疗的观点,但直至2005年,干细胞市场才快速发展起来。干细胞在细胞治疗、组织工程、药物筛选、发育研究以及基因功能研究中具有很好的应用前景。

近日,美国Advanced Stem cell 公司首席科学家Robert Lanza成功利用胚胎干细胞改善两种老年衰替性眼病。而就在不到一个月前,日本神户理化研究所(RIKEN)发育生物学中心的眼科专家高桥雅,利用iPS细胞来治疗与年龄相关的视网膜退化疾病。干细胞在医学上的作用日益显现。

干细胞是一种未充分分化、尚不成熟的细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能。早在1967年,美国华盛顿大学托马斯教授就提出将干细胞用于医疗的观点,但直至2005年,干细胞市场才快速发展起来。干细胞在细胞治疗、组织工程、药物筛选、发育研究以及基因功能研究中具有很好的应用前景。自1981年,科学家在小鼠中发现干细胞以来,人类对这种神奇的细胞充满兴趣,1998年科学家首次发现人类干细胞。从此以后围绕着干细胞的研究就不断成为新闻焦点。

干细胞在医学上的应用

很多疾病目前是传统医药难以攻克的,于是利用再生医学帮助病人缓解痛苦就逐渐成为研究者的兴趣。如同时下火热的3D打印一样,让组织生物学家为器官移植和修复带来了新希望一样。干细胞很早就被科学家视为再生医学的一场革命。但是目前对干细胞的治疗并没有临床,更多的只是相关的临床研究。干细胞研究,人们相信,绝大多数疾病,包括神经性疾病、糖尿病、慢性心脏疾病、肾脏病、肝脏疾病、癌症和艾滋病等,都可望借助干细胞技术得到康复。


干细胞治疗糖尿病

糖尿病目前是人类的健康最大的威胁。糖尿病是目前全球第一大病症,很多人深受糖尿病带来的痛苦,糖尿病可分为两类,I型糖尿病是先天性胰岛素的缺乏,II型糖尿病可理解为后天生活习惯养成。通常I糖尿病带来的痛苦会更大,它是一种自身免疫疾病。干细胞可用来治疗I型糖尿病。来自纽约干细胞基金研究中心(New York Stem Cell Foundation Research Institute)的Dieter Egli 最近利用一位患糖尿病的女性提供的卵细胞克隆出胚胎,从而用胚胎干细胞来治愈她的糖尿病。这种糖尿病通常为I型糖尿病,是由于其自身的胰岛细胞遭受免疫系统的攻击而造成的,这项研究就是为了重新建构病人控制自身血糖的胰岛水平。事实上,此前,密苏里大学的Habib Zaghouani博士在胰腺中发现一类“类干细胞”,其仍保留着很强的细胞分化能力。来自胰腺中的干细胞可分化为胰腺细胞,从而产生胰岛素来降低血糖。这项研究的主要研究者。干细胞同样可用于糖尿病的治疗。

干细胞可恢复记忆

干细胞能够恢复病人的记忆。2013年来自上海复旦大学张素春团队利用人类胚胎干细胞成功修复了小鼠记忆受损的神经细胞,使得小鼠重新获得记忆。这项研究是在小鼠身上进行实验的,如应用在人体身上,还需要走一段很长的路,该研究可应用于药物的筛选。同样发表在《自然•生物技术》杂志上的另一项研究称,伦敦大学学院科学家利用干细胞技术,将胚胎干细胞诱导合成人工视网膜,从而使得失明的小鼠重现光明。去年,奥地利科学家利用皮肤干细胞克隆出一个迷你大脑,让世界为之惊艳,它们未来在医学上的应用价值顿时被媒体放大许多倍,但是这同样需要我们进行观察才能够发现它们未来的主要应用。

2012年10月4日,来自美国杜克大学医学中心(Duke University Medical Center)的研究人员利用利用诱导多能干细胞(iPSCs)成功地在小鼠实验中培育出软骨,可用于修复组织、研究软骨损伤和骨关节炎病症等。这项研究的主要研究者Farshid Guilak认为,iPSCs有望成为病人专用人造软骨组织的来源。

目前治疗性克隆更为民众接受,其目的是克隆的胚胎是用来获取胚胎干细胞,再通过胚胎干细胞用来进行器官培养,从而满足病人对器官的需求,而生殖性克隆是被大多数科学家所诟病的,目前也仅仅是在动物实验中进行,通过动物实验发现,生殖性克隆仍旧存在很多问题,例如,克隆的动物发育提前,衰老提前,容易患病等症状,所以有关该技术利用人的克隆,将会遭遇很大的技术瓶颈。

再生医学的新契机

再生医学的概念起源于蝾螈和壁虎等动物,它们在断肢或尾巴的时候,迅速启动再生机制,从而长出新的组织。人年龄的增长会增加器官的衰老,随着人口老龄化的到来,对器官移植的需求逐渐增大,这也是为什么近年来再生医学发展得如此迅速。干细胞的发展,能使得再生医学产生一种革命性的变化。科学家可以通过体外建立病人的干细胞系,这些干细胞能够分化成不同的细胞,从而对病人的疾病进行治疗。2006年,日本科学家山中伸弥利用细胞重编程技术成功将小鼠纤维细胞诱导称诱导多能干细胞(ips cells)。该方法一发表出来,研究者逐渐将研究兴趣转移到ips细胞上,因为以往的胚胎干细胞不仅成功率比较低,而且还收到伦理组织的严密监管。ips细胞的建立是干细胞研究的一个里程碑式的研究,山中伸弥也因此同约翰•戈登一同分享了2012年的诺贝尔生理或医学奖。

来自华盛顿大学干细胞与再生医学研究所的Charles Murry以及Micheal Laflamme博士利用人类胚胎干细胞形成的心肌细胞,成功修复了猴子受损的心肌细胞,修复率可达40%,研究人员还发现3个月后,这些外来的细胞能完全融入心肌细胞中。该项研究的成功为人类心脏疾病治疗带来新希望。

由于胚胎干细胞克隆出现诸多的伦理问题,多能干细胞逐渐在再生医学上行使着重要的作用。尽管科学研究者对这一研究表示欢迎,但是这项研究遭到了生物伦理学会Family Research Council 的反对,他们称这种行为是可耻的,因为它破坏了一个新生命。另外来自凯斯西储大学医学院(Case Western Reserve University School of Medicine)的生物伦理学家Insoo Hyun称,“人类胚胎干细胞克隆的确为很多病人带来特殊的治疗手段,但是这样也为带着其他目的的实验铺开了道路。”

商业利益的驱动


干细胞产业仍处在萌芽阶段,但越来越多的实验证实,干细胞在药物研究不仅能够攻克很多疾病,同时也会产生巨大的利润。根据美通社报道称,2020年全球干细胞治疗市场可达到2020亿美元。2013年是干细胞研究公司IPO年,很多公司在这一年进行了IPO。去年,英国第二大生物制药公司阿斯利康(Astrazeneca)就与Cellular Dynamics公司达成合作关系,加强利用iPSC细胞在药物发现上的应用。阿斯利康一直是创新药物的领导者,其曾经就购买了Cellular Dynamics公司利用iPSC生产的人类心肌、血管、神经细胞以及肝细胞。从而从这些细胞中找到刺激非多能干细胞转变为其他细胞的分子。因为在人类目前难以攻克的疾病中,如果是组织能够自我修复这将会产生巨大的利润。事实上,英国最大的生物制药公司葛兰素史克同样盯上这项研究。

今年4月14日,来自苏格兰国家血液服务中心医疗总监特纳(Marc Turner)花费数年时间,利用ips细胞培养出血红细胞。血红细胞的培养时间也只需1个月左右,未来人工血液很有可能会取得现在的人体献血模式“这是人类首次製造出适合用于人体的血红细胞,史无前例。”目前,根据卫生部相关数据显示,我国每年的血液需求量达到8000吨,而2010年统计时,我国采浆量为4180吨,仅相当于需求量的50%,所以人工血液在国内外将有很大的市场,而且对于那些稀缺性血液来说,其潜在的应用价值更是不言而喻了。

美国政府资金对干细胞研究的资助以及FDA对干细胞疗法的批准,使得北美仍是干细胞产业的中心,同样在太平洋的彼岸,东南亚地区将是干细胞产业增长 最快的地区,这一地区密集的人口所带来的强大市场、以及政府制定的有力政策将的是干细胞在这一地区很有市场。目前,这方面的公司有Mesoblast公司(澳大利亚),Aastrom生物科学公司(美国),Celgene公司(美国),和Stem Cells,Inc.(美国)。

目前全球从事干细胞产业的公司多达300余家,但是在巨大的利益诱惑下,很多生物公司并不对病人安全负责。中国的干细胞市场,同样比较混乱,《自然》以及《经济学人》等知名杂志对中国混乱的干细胞市场进行严厉地批评。很多公司在利益的驱使下,铤而走险,很多治疗手段并没有被国家卫生相关部门得到审批而对病人进行治疗。况且有些公司打着干细胞库,储存干细胞的名义,向病人索要高昂的费用。

干细胞治疗既是人类攻克疾病的一个契机,又是人类面临的一个考验。

活动推荐:华东干细胞库胚胎干细胞(ES)技术培训

胚胎干细胞来源于囊胚期的内细胞团,具有在体外无限自我更新和在一定条件下分化为成体各种细胞或组织的能力。自从第一株人类胚胎干细胞(human embryonic stem cells, hESCs)建系以来,hESCs在人类疾病治疗领域,特别是再生医学的潜在应用,吸引了越来越多的科学家投入到这项研究中。如何维持hESCs正常遗传特性、多能性和自我更新能力对于hESCs向临床的转化研究至关重要。为促进我国将hESCs应用于细胞移植和疾病治疗等中的进程,培养更多的干细胞领域从业人员,华东干细胞库即将开展胚胎干细胞(ES)技术培训。

华东干细胞库依托同济大学医学院,具备优秀的干细胞研究学者与技术力量,是国家973干细胞资源库项目的首席承担单位。2013年,华东干细胞库被评为“上海市科协继续教育示范项目”。 华东干细胞库已成功举办十八期干细胞技术高级培训,培训学员超过200人。国家973重大研究计划首席科学家、资深干细胞领域专家徐国彤教授、章小清教授等将亲自主讲,田海滨副教授、金彩霞副教授、高芙蓉博士全程指导实验和技术培训。每期培训学员可获得国家级医学继续教育10学分。

此次培训中,华东干细胞库将开展hESCs培养技术培训,采用理论与实践相结合的方式,培训内容包括hESCs最新研究进展、滋养层细胞的制备、hESCs的复苏、冻存、多种传代方法、无滋养层培养以及hESCs的定向分化诱导等。培训期间,学员将亲身进行全部培训内容的实践,带教老师会全程陪同,随时为大家特别是初入hESCs技术领域的科研人员解决在实验过程中遇到的各种问题。培训结束后,所有人员都将能掌握hESCs培养相关理论及技术。

培训时间:2014年11月17-21日(5天)

培训地点:上海市赤峰路50号,同济大学医学院六楼华东干细胞库

培训报名:http://www.biodiscover.com/event/lecture/536.html

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