诱导多能干细胞(iPS细胞)自2006年由山中伸弥团队首次报道以来,因其规避伦理争议、可自体取材等优势,迅速成为再生医学领域的研究热点。早期各国科学家在iPS重编程技术(如非整合病毒载体、小分子化合物替代)上竞相突破,而近十年焦点已转向临床应用转化——即通过分化功能细胞或构建疾病模型来治疗人类疾病。在这场从实验室到病床的竞赛中,日本与美国始终处于第一梯队,但后续中国、欧洲等地区也加速追赶。
日本:首例iPS临床试验实现视网膜移植
日本理化学研究所(RIKEN)的高桥政代(Masayo Takahashi)团队在2014年完成了全球首例iPS细胞临床试验——将自体iPS细胞分化成的视网膜色素上皮细胞移植给一位年龄相关性黄斑变性患者。尽管后来因发现其他患者细胞中存在基因突变而暂停了自体方案,改为异体iPS细胞库策略,但这一里程碑标志着iPS临床转化的实质性跨越。此后,庆应义塾大学冈野荣之(Hideyuki Okano)团队利用iPS细胞分化神经前体细胞治疗脊髓损伤的临床试验于2019年获批,并于2022年报告了首例患者的安全性数据。此外,京都大学iPS细胞研究所(CiRA)与武田药品合作,推进iPS细胞衍生心肌细胞、多巴胺能神经元等产品的临床前及早期临床研究。
美国:疾病模型药物筛选与基因治疗并进
美国的iPS临床转化路径更加多元化。一方面,多家机构利用患者特异性iPS细胞建立遗传性疾病的体外模型,用于药物筛选及病理机制研究。例如,纪念斯隆·凯特琳癌症研究中心(MSKCC)的研究人员从家族性植物神经功能不全症(FD)患者体细胞重编程为iPS细胞,发现激动素(kinetin)能部分挽救神经分化缺陷,并为该罕见病提供了首个临床可用的候选药物。另一方面,哈佛大学、斯坦福大学等通过CRISPR基因编辑结合iPS技术,开展自体干细胞基因治疗——例如针对镰状细胞病、β-地中海贫血等血液疾患,目前已有多项临床试验进入I/II期。威斯康星大学麦迪逊分校(Thomson实验室)则专注于iPS衍生分化细胞的安全性评估与标准化制备,为后续大规模应用奠定基础。
中国与国际合作:差异化布局与临床应用探索
中国在iPS领域虽起步稍晚,但发展迅猛。中国科学院周琪/赵小阳团队率先通过iPS细胞获得功能性精子细胞并育出后代(小鼠),拓展了生殖医学边界。同时,中国科学家在iPS衍生的间充质干细胞(MSC)治疗免疫疾病、帕金森病等方面开展了早期临床研究。2023年,解放军总医院与多家机构合作,报道了iPS细胞衍生胰岛细胞移植治疗1型糖尿病的初步疗效,标志着代谢性疾病进入iPS时代。
挑战与未来方向
尽管iPS临床转化前景广阔,但仍面临诸多挑战:成瘤性风险(残留未分化细胞或重编程因子激活致癌基因)、分化效率及纯度不足、免疫排异的个体差异(即使自体移植也可能因重编程过程中的体细胞突变引发新抗原)、以及大规模生产与质量控制的高昂成本。当前,各国科学家正致力于开发无基因组整合的“临床级”iPS细胞系,建立HLA纯合子iPS细胞库(如日本CiRA的超级供体库),以及利用基因编辑技术修复致病突变。
回顾发展历程,iPS技术的临床转化不再是“谁拔头筹”的简单竞赛,而是一场多国家、多学科协同的持久战。最关键的胜利也许并非首个获批产品,而是能让更多患者安全、可负担地受益于这项革命性技术。正如山中伸弥所言:“我们刚刚站在出发点上。”
(生物通 小茜)