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干细胞移植领域 | 重磅级研究进展一览

2016/10/02 来源:生物谷
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导读
干细胞医疗技术的临床应用开始于1968年,当年科学家们完成了世界上第一例骨髓移植术,其有效成分是造血干细胞。此后,造血干细胞移植被大量用于治疗某些恶性血液病和肿瘤,而造血干细胞的来源逐渐从骨髓替换为外周血,进而是脐带血。


干细胞医疗技术的临床应用开始于1968年,当年科学家们完成了世界上第一例骨髓移植术,其有效成分是造血干细胞。此后,造血干细胞移植被大量用于治疗某些恶性血液病和肿瘤,而造血干细胞的来源逐渐从骨髓替换为外周血,进而是脐带血。

1988年来自法国的研究者Gluckman教授在国际上率先成功采用脐血造血干细胞移植,救治了一名贫血患儿,这项研究标志着脐带血造血干细胞移植时代的开启。如今全球每年大约会进行 6 万例骨髓移植手术,其中使用自体和同种异体造血干细胞完成骨髓移植术的患者人数大约分别为3.5 万和 2.5 万例。截止2014年,全球已经进行了接近4万例的脐血移植术;当然除了骨髓移植、脐血移植之外,其它来源的干细胞产品正逐渐步入临床应用阶段,面向的疾病类型大幅度增加,未来将超过造血干细胞移植的数量。

2015年,我国解放军307医院的科学家们宣布,他们经过16个月的术后观察,由该院造血干细胞移植科主任陈虎教授领衔的团队,率先开展的世界首例胎盘造血干细胞联合脐带血造血干细胞移植治疗重型再生障碍性贫血获得成功,这就标志着利用利用胎盘干细胞进行移植治疗疾病的开始,本文中小编盘点了近年来利用造血干细胞移植进行的相关重大研究进展,与各位一起学习。

【1】《Nature》最新成果:干细胞移植让受损肺脏再生

doi: 10.1038/nature13903

来自新加坡基因组研究院和美国杰克逊实验室的左为 (Wei Zuo) 博士、Wa Xian教授和Frank McKeon教授等研究人员开发了一整套革命性的技术,可以分离肺内部存在的少量干细胞,通过体外培养大规模扩增后,重新移植入体内,帮助肺脏的再生。这一重要研究成果近日在线刊登在著名的《自然》(Nature)杂志上。

慢性阻塞性肺病(COPD)和肺纤维化等肺部疾病一直是现代人群的健康杀手。调查表明,中国45岁以上人群,70%以上患有不同程度的慢性肺病。肺部组织结构非常复杂,一旦发生损伤,便很难及时自我修复。因此 肺部疾病大多恶化速度快,且并发症多。而目前除了进行复杂而高风险的全肺移植手术外,尚缺乏有效的治疗方法。

有意思的是,一些被流感感染后发生急性呼吸窘迫综合症的病人,他们的肺损伤后能够自我修复再生。本文的研究者在 肺中发现了一种数量稀少的干细胞。这种被称作DASC的干细胞能表达两个特定的基因标记物:p63和Krt5。在流感病毒诱导的小鼠急性呼吸窘迫综合症模型中,内源的DASC干细胞能迅速地扩增并分化成微支气管和肺泡细胞等具有各种功能的细胞,从而重建整个肺的结构。如果用遗传学方法从小鼠中特异性地剔除内源DASC干细胞,小鼠就无法从肺损伤中恢复过来。这说明内源DASC干细胞对于肺脏再生是必需的。

【2】干细胞移植手术帮助患者重见光明

英文原文报道:First UK patient receives stem cell treatment to cure loss of vision

最近英国一位患有眼部黄斑退化症状的老年女性接受了一项实验性的干细胞疗法,这项疗法被认为具有治疗大部分英国人眼部疾病的潜力。

这位患者上个月在伦敦Moorfields眼科医院成功地进行了手术治疗,到12月份时,医生们将会得到手术是否成功的结论。届时,第二批患者(10人)将会再次进行这一手术治疗。

干细胞手术治疗的主要方法包括眼部细胞(视网膜色素上皮细胞)的移植。这部分细胞首先在实验室中培育扩大,并在手术中移植进入患者的视网膜后侧。

首例接受干细胞治疗的这位患者是"湿"性的黄斑退化症状,但这并不妨碍这一技术对"干"性黄斑退化的患者适用。

【3】Cell:科学家发现提高造血干细胞移植效率新方法

doi:10.1016/j.cell.2015.04.054

近日,来自美国印第安纳大学医学院的研究人员在国际学术期刊Cell在线发表了一项最新研究进展。

造血干细胞驻留在骨髓和脐带血的低氧环境中,但几乎所有的造血干细胞研究都是在非生理条件的环境空气中进行造血干细胞的分离和筛选。

在该项研究中,研究人员在低氧条件下对骨髓和脐带血进行了收集和操作,证明将骨髓和脐带血暴露在环境空气中会降低造血干细胞长期扩增过程的细胞得率,同时会增加祖细胞的数量,研究人员将这种现象称为非生理学氧气应激(EPHOSS,extraphysiologic oxygen shock/stress)。因此,骨髓和脐带血中造血干细胞的数量一直都被低估。

随后,研究人员通过亲环素d(cyclophilin d)和p53将ros的产生和线粒体通透性转换孔(MPTP)联系在一起作为EPHOSS的分子机制进行了实验探究。MPTP抑制剂--环胞素a能够保证在空气中收集小鼠骨髓和人类脐带血中的造血干细胞时避免发生EPHOSS反应,从而增加了可用于移植的造血干细胞数目。

【4】两名艾滋病患者有望通过干细胞移植治愈

两名感染艾滋病病毒(HIV)的患者在接受干细胞移植治疗其血液癌症淋巴瘤后

可能已被治愈。7月3日,他们的医生在马来西亚吉隆坡的国际艾滋病协会会议上宣布了这一消息。

其中一位患者于3年前接受干细胞移植以取代其产生血细胞的骨髓,另一位则是在5年前。他们使用的疗法类似于“柏林病人”Timothy Ray Brown接受的治疗,后者摆脱HIV已经6年,并且是唯一一位宣称艾滋病痊愈的成人。去年7月,医生宣布,这两位患者——“波士顿病人”——血液中似乎检测不出HIV的存在,不过当时他们仍旧在服用抗逆转录病毒药物。

美国马萨诸塞州波士顿布里格姆妇女医院的HIV专家Timothy Henrich曾帮助治疗这两位患者,他表示,患者目前已停止抗逆转录病毒治疗,且没出现不良反应。其中一位患者已经有15周没有服用药物,另一位已经停药7周。Henrich称,他们的血液中都没有HIV的DNA或RNA存在的痕迹。

如果这两位患者能保持健康状态,他们将成为第三位和第四位艾滋病痊愈人士,前两位分别是Brown和密西西比州一个出生后就迅速接受抗逆转录病毒治疗的婴儿。

【5】Sci Rep:干细胞移植或可恢复机体的感觉功能

doi:10.1038/srep10666

近日,一篇发表于国际杂志Scientific Reports上的研究论文中,来自瑞典乌普萨拉大学的研究人员通过研究表示,用于治疗脊髓损伤的人类干细胞疗法或可促进机体某些感觉功能的恢复。

交通事故或严重跌落会引发脊髓中神经纤维的破碎,最为常见的是这些撕脱伤损伤会影响胳膊和手的神经支配,进而导致瘫痪、感觉缺失以及慢性疼痛的发生;外科手术会帮助病人重新获得部分肌肉功能,但目前却没有疗法可以恢复个体的感觉功能,因为破裂的神经纤维和脊髓之间的连接出现了障碍,从而就会抑制神经纤维生长并且恢复缺失的神经连接。

这项研究中,研究人员将人类干细胞移植到小鼠的撕脱伤伤口处,来恢复从周缘组织到脊髓中的感觉功能;研究结果显示,被移植入的干细胞可以作为一座“桥梁”来促进损伤的感觉神经纤维在脊髓中生长,重建功能性的神经连接,从而恢复缺失的感觉功能。

【6】Nat Biotechnol:新方法有望让造血干细胞移植更加安全

doi:10.1038/nbt.3584

哈佛大学干细胞研究所(HSCI)的科学家们朝开发出一种让骨髓---造血干细胞---移植更加安全的方法迈出了第一步,也因此能够让数百万患有镰状细胞贫血、地中海贫血和艾滋病等血液疾病的人更加广泛地采用这种疗法。

当前,骨髓移植是这些血液疾病的唯一有效的疗法。但是如果要让新移植的造血干细胞发挥作用,那么存在缺陷的造血干细胞首先被“驱逐”或杀死。要做到这一点就必需要求患者忍受化疗和放疗---在体内的作用比较猛烈,经常产生伴随终生的不良影响。

在一项新的研究中,来自哈佛大学、麻省总医院(MGH)、波士顿儿童医院和达纳法伯癌症研究所的研究人员利用抗体特异性地靶向小鼠体内的造血干细胞,开发出一种无毒的移植方法。他们希望这一方法将使得造血干细胞移植对患者的毒性更少。相关研究结果于2016年6月6日在线发表在Nature Biotechnology期刊上,论文标题为“Non-genotoxic conditioning for hematopoietic stem cell transplantation using a hematopoietic-cell-specific internalizing immunotoxin”。

【7】Stem Cell Report:干细胞移植治疗失明

英文原文报道:Eye Stem Cell Therapy Moves Ahead

韩国科学家将人类胚胎干细胞分化出来的视网膜辅助细胞注射到四位黄斑变性患者的眼中,有三名患者取得了明显改善,对第四名患者却几乎没有作用。

早在2012年和2014年发表在《柳叶刀》上的两篇文章,证明了人类胚胎干细胞分化而成的细胞可以被安全地注射到视网膜背后的空腔内用于治疗黄斑变性。一家位于美国麻省,名为Advanced Cell Technology(现为Ocata Therapeutics)的公司资助了这项研究,这也是历史上第一次尝试利用人类胚胎干细胞的进行临床治疗的实验研究。

现在韩国的这家名为CHA Biotech的公司在美国Ocata公司的帮助下(Ocata提供了干细胞和移植技术)首次在亚洲人身上开展了类似研究。Ocata公司首席技术官Robert Lanza说道,“结合我们在美国的临床实验结果,我非常看好这项干细胞移植技术。”

【8】PNAS:人类干细胞成功移植至猪体内

doi:10.1073pnas.1406376111

对于医疗研究人员而言,干细胞疗法有效性的最大挑战是,宿主通常排斥移植细胞。现在,密苏里大学研究人员已经表明,一种新的转基因猪在接受移植细胞后,无排斥反应风险。

宿主对移植细胞的排斥反应是一个巨大的障碍,R. Michael Roberts说:通过建立一种新的转基因猪,接受移植细胞后,无排斥反应,我们可以在干细胞疗法的研究上向前迈出一大步。

在发表的研究中,研究人员团队植入人类多能干细胞至独特的猪中,Prather专门改造了猪的免疫系统,使猪接受所有的移植细胞,并且没有排斥反应。一旦科学家植入细胞,猪没有排斥干细胞,干细胞茁壮成长。Prather说,这一目标成功实现是值得注意的,因为猪比许多其他实验动物更接近人类。

【9】Stem Cell Reports:干细胞移植可治疗II型糖尿病

doi:10.1016/j.stemcr.2015.02.011

近日,来自加拿大的科学家在国际期刊Stem Cell Reports在线发表了他们的最新研究成果,他们发现胰腺前体细胞移植对于II型糖尿病治疗具有良好效果,与糖尿病治疗药物联合使用,治疗效果更加明显,这项研究表明基于干细胞技术的治疗方法或许是治疗II型糖尿病的一种可行方法。

人类胚胎干细胞诱导的胰腺前体细胞能够有效逆转I型糖尿病动物模型的高血糖症,但其对于II型糖尿病的治疗作用仍未有报道。研究人员通过高脂喂养SCID-beige小鼠构建了患有II型糖尿病的免疫缺陷模型,研究发现在进行干细胞移植后,高脂饮食刺激不会影响胰腺前体细胞向具有胰岛素分泌功能的胰腺细胞的分化成熟过程,并且这种细胞治疗方法能够改善接受了干细胞移植的小鼠在高脂饮食喂养下的葡萄糖耐受性,但其治疗效应要在干细胞移植24周后才会显现。

【10】Cell Stem Cell:实现造血干细胞的移植的条件

doi:10.1016/j.stem.2014.06.001

多年来科学家们一直试图阐述造血干细胞的引导和分化功能机制,这些干细胞会生成所有的血细胞包括我们的免疫系统细胞。针对人类造血干细胞的研究是十分困难的,因为它们只存在于骨髓中的“niches”中,这些细胞不能在培养皿中培养。来自Dresden的一组研究干细胞的科学家做出了小鼠动物模型,他们在跨越物种障碍和无辐射的前提下进行人类造血干细胞的移植。

在新模型中,人类造血干细胞在没有做任何处理的情况下可以扩大和分化成各种类型的血细胞。固有免疫系统的细胞在“类人化”老鼠体内不会被发现所以可以有效的遗传给下一代。更有意义的是与先前的小鼠模型相比干细胞可以在小鼠体内长期存在,这下结果发表在《Cell Stem Cell》杂志上。

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