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人类福音:诱导多能干细胞研究的两大突破与临床转化新进展

2009-03-09 12:48 黄堃 新华网 阅读 0
核心摘要: 本文回顾了2009年诱导多能干细胞(iPS细胞)研究的两大突破——无病毒重编程和基因移除技术,并结合最新进展系统阐述了iPS细胞在再生医学中的临床转化历程。从早期的皮肤细胞重编程到如今的帕金森病临床试验、类器官构建,iPS细胞正逐步成为治疗难治性疾病的核心工具,为人类健康带来革命性希望。

从你身体上取下一个普通的皮肤细胞,然后你希望得到什么?是一个年轻强健的心脏,还是新鲜奔腾的血液,或者为保持智慧换换大脑里已经退化的神经元?自从十几年前科学家推开诱导多能干细胞(iPS细胞)研究的大门后,日新月异的发展正在把人们引向这样一个神奇世界。

2009年3月,诱导多能干细胞研究相继迎来了两项重大突破。英国和加拿大科学家在《自然》杂志网站上报告说,他们发现了不借助病毒、安全将普通皮肤细胞转化为iPS细胞的方法;美国科学家在《Cell》杂志上宣布,他们可以将iPS细胞中因转化需要而植入的有害基因移除,且保证由此获得的神经元细胞的基本功能不受影响。这两项成果是iPS细胞研究在临床应用道路上迈出的重要步伐。如今,这些早期突破已为再生医学奠定了坚实基础,iPS细胞技术已在全球范围内进入临床试验阶段。

干细胞是人体内可以转化为各种器官和组织的细胞,过去只能从胚胎中获得。2007年11月,美国和日本科学家分别宣布独立发现将普通皮肤细胞转化为干细胞的方法,即诱导多能干细胞(iPS细胞)。这一发现被《自然》和《科学》杂志分别评为2007年第一和第二大科学进展。此后,iPS细胞研究迅猛发展,研究成果层出不穷。2008年4月,美国加利福尼亚大学科学家将实验鼠皮肤细胞改造成iPS细胞,成功使其分化成心肌细胞、血管平滑肌细胞及造血细胞;2009年2月,日本东京大学科学家利用人类皮肤细胞制成的iPS细胞培育出血小板,并证明了用iPS细胞培育人类红细胞和白细胞的技术可行性;紧接着,日本庆应大学科学家成功用实验鼠的iPS细胞培育出鼠角膜上皮细胞。

然而,早期大多数获得iPS细胞的方法都需要利用病毒将4种基因植入皮肤细胞,以此促使细胞转变。不论是作为载体的病毒,还是植入的基因,都具有致癌等风险,从而大大限制了iPS细胞的临床应用前景。因此,2009年3月的两项突破具有里程碑意义:一个绕开了危险的病毒载体,另一个则可以将植入的基因“用完”后剔除干净,避免外来基因带来的各种风险。

今天,iPS细胞研究已取得更加瞩目的成就。2012年,山中伸弥因iPS细胞研究获得诺贝尔生理学或医学奖。2014年日本完成了全球首例iPS细胞视网膜移植手术;2023年,中国科学家利用iPS细胞分化多巴胺神经元治疗帕金森病进入临床试验;此外,iPS细胞还被用于构建疾病模型、药物筛选以及个性化医疗。近年来,非整合重编程技术(如质粒、仙台病毒、小分子化合物)的成熟,进一步提高了iPS细胞的生产安全性;同时,通过CRISPR基因编辑技术移除致癌基因,并结合类器官培养,使得iPS细胞有望在未来实现批量生产,用于修复受损的心脏、肝脏或神经组织。

人们完全可以期待,在危险被一一规避后,尚处在实验室阶段的iPS细胞研究,已逐步迈向临床转化,为治疗帕金森病、阿尔茨海默症、脊髓损伤、糖尿病等难治性疾病带来真正的福音。

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