稳步进展的干细胞治疗:2011年世界干细胞峰会报告

Swan M

干细胞研究和衍生的相关治疗（包括再生医学和细胞治疗）很快将对全世界公共卫生事业和衰老研究领域产生重大影响，其中一个原因是这个产业在政策层面、行业特点和患者的支持度方面存在综合优势。从第七届年度世界干细胞峰会（2011年10月3日至5日在加利福尼亚州帕萨迪纳市举行）的参与度和规划上可以感受到这种热度。其中还有一个由SENS基金赞助的专场，专门讨论如何使用干细胞治疗延长健康寿命。干细胞不仅在细胞替代治疗上有重大用途，而且在疾病模型、药物开发、药物毒性筛选领域也有重要价值。干细胞目前已经应用于超过50种疾病包括心脏疾病、肺脏疾病、神经退行性疾病以及眼部疾病、癌症和艾滋病。几十家公司设计了各种治疗方案，目前正在进行不同阶段的临床应用和临床试验。一些有影响力的研究包括Dendeon公司的Provenge项目（前列腺癌研究），Geron公司的首次胚胎干细胞治疗脊髓损伤的项目，Fibrocell公司的细胞治疗祛皱项目，还有已成熟商业应用的皮肤替代品。目前政策需要加强规范的干细胞问题包括医疗旅游、大规模干细胞生产标准和胚胎干细胞伦理学争议。当前干细胞技术的进展包括细胞直接重编程技术，使一个细胞系转变成另一个细胞系，省略了返回多能状态的中间步骤。还有制备和鉴定诱生性多能干细胞方法的改进和干细胞治疗神经退行性疾病的进展。

一、简介

干细胞治疗指干细胞移植、器官移植和其他细胞移植，用于恢复病态或损坏的组织和器官的功能。它是一个正在不断稳步进展的领域。干细胞治疗将很快对全世界公共卫生事业和抗衰老研究产生重大的影响，而且可能比任何其他药物或技术更加的优越。干细胞最重要的作用就是细胞替代治疗，但在疾病模型、药物开发和药物毒性评估方面也有重要意义。

干细胞治疗进展迅速的首要原因是这个行业综合了政策性、科学性、行业性以及患者支持等多种优势。从本次会议上的参与度和规划上都能充分体现。这次大会有1000～1100名与会者，与去年在底特律和前年在巴尔的摩召开的大会规模相当，而且有200～300家的赞助商和参展商。虽然干细胞产业拥有综合优势，但是由于存在多种严格规范，其设计的用途还远不能实现。即使这样干细胞将来对整个社会的影响还是会超过许多其他的产业。产业特点使得基金管理单位和投资者在作资助决定时觉得更加容易和熟悉，从而有利于本产业的进一步发展。其它研究领域如合成生物学、纳米医学、抗衰老研究也可以通过融合多学科手段加快取得进展。

其次，干细胞治疗疾病数量众多，已经超过50个。已经有几十个干细胞治疗项目正处于不同研究阶段，包括临床可行性研究阶段和早期试验。一些重要疾病包括：白血病、人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染即艾滋病、艾滋病性淋巴瘤、罕见血液疾病如Fanconi贫血和镰刀型细胞贫血；癌症如血液系统恶性肿瘤、恶性胶质瘤、实体肿瘤；神经系统疾病如帕金森氏病、老年痴呆、亨廷顿病、脑海绵变性、肌萎缩侧索硬化、自闭症、脊髓损伤、创伤性脑损伤、卒中；眼部疾病如黄斑变性、色素性视网膜炎；心脏疾病如急性心肌梗死、心脏衰竭、肝功能衰竭、缺血性卒中。截止2011年10月，PUBMED上有189996篇干细胞相关的文献，临床试验登记网(www.clinicaltrials.gov)上有3732个干细胞相关临床试验，充分体现了干细胞目前在多个疾病研究中的盛况。

第三，体现干细胞治疗成熟度的表现。目前重点是如何将干细胞商业化，以及多方面积极操作将干细胞用于临床干预。虽然这一过程还需要多年时间，但从现状可以预见美好前景。干细胞生产是一项挑战，目前迫切需要在严格标准控制下大规模生产干细胞。当前卫生系统制度下也可以开展干细胞治疗，而专门开展干细胞治疗的医疗单位的建立还需要一段时间。

二、公共卫生事业政策和药物开发模型

干细胞治疗的高昂费用对商业化有一定影响，例如前列腺癌项目Provenge的治疗要93000美元。费用导致能做干细胞治疗的患者变少，因此目前进展缓慢，按照这一进度要在临床上广泛应用可能需要10～20年的时间。干细胞治疗进度因公共卫生系统负担过重，可能被推后。当然目前国家需要新的医疗模式，因为医疗费用高昂，全世界范围的老龄化，医疗人才的短缺等问题越来越突出。据估计约75﹪的医疗费用花在慢性疾病上，而许多老龄患者同时患有几种慢性疾病。同时，新药物的研发费用不断增高，竟高达15亿美元，每年申请审批的新药不断减少，2011年FDA批准的新药仅23种，而这一数字在1996年是45种。新种类的药物如细胞和基因治疗，研发费用还要高，研发过程更复杂，超过当前已经很昂贵的小分子药物和生物制剂。这一系列不确定性降低了从业人士和投资方对这一个生物技术的热情。因此从国家卫生事业层面看，将会出现一个冷淡的时期。

虽然存在一系列挑战，干细胞时代的来临仍是不可阻挡，而且管理者也能利用公共卫生事业政策减少干细胞治疗费用，并提供对疾病的有效治疗。即使50个疾病中最终只有少数几种取得成功，其影响也是重大的，可实质性的改善患者病情及减少后续费用。

三、干细胞与抗衰老：SENS基金赞助的环节

干细胞治疗与再生医学对抗衰老具有重要意义。大会特别设立一个由SENS基金赞助的专场—延长健康寿命：再生医学的技术与商业化问题。

BioTime公司的首席执行官麦克-威斯特介绍了其多元化干细胞平台，其中包含了6种胚胎干细胞系。胚胎干细胞可以分化为200多种下游细胞，包括肾脏、平滑肌和骨骼肌细胞。分化程序的第一阶段是加入生长因子，使其具有分化倾向，如成骨性质和成软骨性质。使用类似的方法，胚胎干细胞被分化为视网膜色素上皮细胞，商业化应用于治疗黄斑变性。BioTime的子公司ReCyte Therapeutics专门研究对抗细胞衰老的技术，采用胚胎干细胞治疗衰老相关的血管和血液疾病，比如冠脉疾病和心脏衰竭。其它研究还有：利用干细胞的细胞外基质再生功能恢复透明质酸盐含量；通过诱生性多能干细胞（induced pluripotent stem cell，iPSC）重置端粒长度至Hay flick限制（细胞分裂次数的限制）之前，使其具有再分裂的可能。

BUCK研究所（加利福尼亚，诺瓦托）的研究者曾先民（音）介绍治疗帕金森氏病的进展。目前包括左旋多巴，多巴胺拮抗剂，单胺氧化酶抑制剂和深部脑刺激的治疗效果仍然有限，不能根治。细胞替代治疗可能是解决黑质多巴胺能神经元随疾病发展进行性凋亡的一个办法。选择临床可用的能分化为中脑神经元的干细胞系，并利用iPSCs来生成需要的神经元干细胞，后者可进一步被分化为多巴胺能神经元。这种多巴胺能神经元的稳定性和可信度已经得到确认，下一步将进行大规模生产以备临床应用。生命科学产品专业制造公司Lonza已经采用这些方法生产多巴胺能神经元。多巴胺能神经元的便捷供应也有利于研究其它神经系统退行性疾病如老年痴呆、亨廷顿病和肌萎缩侧索硬化病。

GE公司细胞技术研究部主任史蒂芬-明格介绍公司的药物毒性筛选的干细胞平台。药物开发成本高昂的一个重要原因是研究阶段未能发现药物毒性，导致后期的撤药事件。45﹪的撤药是因为心脏毒性，37﹪是因为肝脏毒性。最近因心脏毒性撤药的有西布曲明（食欲抑制剂），罗格列酮（降糖药）和特非那定（抗组胺药）。干细胞试验可以进行预见性的药物成分分析，使有些药不需要进入动物试验。GE使用获批的胚胎干细胞研究出一种心肌细胞，目前单批产能已达到50～100亿个，可用于心脏毒性和肝脏毒性研究。采用另外一种方法还可以研究药物对心肌动作电位的影响，如动作电位延长则可以发现毒性。

四、干细胞治疗的政策和规范

目前关于干细胞主要有四个政策需要解决的问题，包括胚胎干细胞的使用、iPSC的生产、干细胞的批准与获取、医疗旅游。2009年联邦政府取消了一项关于胚胎干细胞使用的禁令，批准其用于联邦政府资助的研究项目。目前关于胚胎干细胞的争议仍在继续。美国每年有48000个试管婴儿出生，在试管婴儿制造过程中，往往需要制备10个胚胎细胞，其中只有一个细胞会植入到待孕妇女体中，其余都被冻存、丢弃或赠送用以研究。如何正确使用这些多余的胚胎细胞仍存在争议，虽然某些应用并无法律禁止。第二政策问题就是制定干细胞生产标准，目前干细胞产业正在不断壮大，干细胞生产标准迫在眉睫，特别是iPSC派生产品的生产标准。新的规范应该涉及以下几点：可持续产出、质量控制、程序可复制性，安全性检验和符合疾病时间限制。其它政策问题还包括干细胞试验程序可能不太符合FDA批准程序（例如1期安全性试验和2期有效性试验是合并进行的），目前医师对患者用药的特点（例：直接接触研究策略、无药品标签医嘱）可能不适用于细胞治疗。

对于医疗旅游，目前媒体和学界均有许多看法和意见。虽然严格的干细胞治疗正在通过规范审批，但在美国和其它国家仍有许多公司提供着学界认为不合格的干细胞治疗。学界的反应有认为这是21世纪的万金油，完全的欺世盗名，也有建议在传统卫生体系框架下更好的应用治疗以取得较好的效果。最近有些名人在海外进行了干细胞治疗，效果很不理想，因身份原因使得事件影响很大，导致上述问题变得更加复杂。比如著名橄榄球星佩顿-曼宁和得克萨斯州长里克-派瑞就进行过治疗。因此有人号召尽快建立国际干细胞治疗规范，重点在于建立责任制度和疗效评估制度，并建议采取类似美国和英国目前的干细胞规范。目前一个重要的临床治疗信息来源是国际干细胞研究协会（www.ISSCR.org）。虽然目前进行医疗旅游的美国人并不多（多数是骨科、心脏及美容治疗），但是需求在扩大，而且作为患者很难正确评估治疗的适应症和疗效。

五、干细胞治疗的科学层面

（一）干细胞的不同种类和目前干细胞制备的进展

目前争议最少干细胞类别是成体干细胞，已经有超过40年的应用历史。最主要是细胞品种是来源于骨髓的两种细胞：造血干细胞，可形成所有的血细胞；间充质干细胞，可形成骨、软骨、脂肪和纤维连接组织。成体干细胞存在缺点，即它们只分化出属于本身组织类型的一系列细胞。相比之下，胚胎干细胞显得更加有吸引力，因为它可以分化成任何种类的细胞。但正如前面提过的，使用胚胎干细胞存在争议。iPSC是新研究成功的一种干细胞，利用逆转录病毒导入的基因编码4种转录因子（Oct4，Sox2，Klf4和c-Myc），将体细胞如皮肤细胞（非生殖细胞）重编程从而返回多能状态。2006年《CELL》发表了一篇里程碑式的论文，论文来自发现iPSC的同一实验室。文章中采用重编程方法将一个成熟细胞系直接变成另一种细胞。具体就是mRNA(miR-124)联合2个转录因子（Myt1l和Brn2）将成人皮肤成纤维细胞变成有功能的神经元。

胚胎干细胞和iPSC存在一些缺点，比如不完全分化可形成畸胎瘤，或者形成其它不需要的细胞。而且，从培养的细胞群中鉴定和分离出充分分化的细胞也存在困难。iPSC的缺点包括逆转录病毒方法和转录因子的危险性。发现iPSC后，第一步就是验证其功能是否和胚胎干细胞相同。严格的分析发现iPSC分化的细胞和胚胎干细胞分化的细胞在功能和分子方面可能存在一定差别，原因和异常的基因静默和点突变有关。某个研究采用iPSC重编程22个细胞系（使用5种方法），结果发现采样的区域平均发生了5个点突变。最近有研究探讨了去分化和再分化过程的相关问题以及iPSC表观遗传学的问题。表观遗传学变化导入转录因子后某些细胞的上调和下调速度加快有关。对重编程后回到多能状态的相关机制深入理解有助于后面的研究，即直接重编程使细胞不需要回到多能状态而变成另一种细胞。

iPSC的研究工作还在突破，有研究尝试使用小分子替代转录因子，还有些研究在人类多能细胞基因工程方面有新发现。一些研究利用核酸酶进行直接基因编程取得一定成功，有的是采用锌指核酸酶，更多的采用转录激活蛋白样效应子核酸酶。

（二）神经退行性疾病：前景良好

干细胞治疗可能对目前临床上一些得不到有效治疗的疾病产生一定作用，特别是某些神经退行性疾病，如帕金森氏病，老年痴呆和亨廷顿病，肌萎缩侧索硬化。由于很难对活体细胞进行试验，研究者采用iPSC建立疾病细胞模型，再进行试验，比如老年痴呆症。这种方法对研究帕金森氏病也有帮助。突触核蛋白（一种大脑内制造的可溶性蛋白）基因突变（E46K和A53T）可使黑质多巴胺能神经元产生路易小体，导致早发的帕金森氏病。

肌萎缩侧索硬化症通常在诊断后3～5年内死亡，而目前最有效的药物利鲁唑只能延长寿命3～4个月，而且不能延缓疾病的进展。因为运动神经元很长且带有突触，所以植入新的运动神经元的办法不可行。研究者尝试找到运动神经元死亡的原因，发现其与超氧化物歧化酶-1基因突变有关。这一个假说在小鼠试验得到证实，雪旺细胞内歧化酶活性增高的小鼠疾病进展减缓。2010年1月份开展的Neuralstem试验是用神经干细胞腰穿输注治疗运动神经元病，2011年9月的1期安全性数据结果良好。

（三）干细胞治疗和细胞治疗的行业概况

几十家公司正采用MSC、ESC和iPSC设计各种治疗方案，进行各种临床试验和申请批准。胚胎干细胞禁令取消以后，干细胞产业更加迅猛发展，而且Big Pharma公司也产生了兴趣，准备开始相关研究。以下是最近主要临床试验，很可能在近期有一些重要突破。

1.MSC治疗心脏、肺疾病以及修复胰岛：Osiris公司的MSC产品Prochymal正在进行FDA批准的移植物抗宿主病和克罗恩病3期临床试验以及急性心肌梗塞、糖尿病和肺疾病的2期临床试验。另外一个产品Chondrogen则是用于治疗膝关节的骨关节炎，研究证实周细胞（小血管周围的连接组织细胞）可在全身发挥类干细胞的作用，象MSC一样分泌活性因子如生长因子、细胞因子和趋化因子。

2.前列腺癌细胞免疫治疗：2010年4月Dendeon公司的Provenge项目获批用于治疗前列腺癌。细胞来自患者本人。该技术用一种和前列腺癌抗原相似的蛋白激活患者免疫细胞，使身体免疫系统对前列腺癌细胞产生杀伤作用。公司声称第一年可治疗2000名患者，而且2011年8月建立了第三家生产工厂。

3.皮肤替代品：使用最多的皮肤替代品是Advanced Biohealing公司的Dermagraft和Organogenesis公司的Apligraft，是一种20d可制备完成的表皮。Apligraft是第一个FDA批准的同种异体皮肤替代品，已经应用于超过250000例患者。

4.细胞祛皱：Fibrocell公司的LaViv细胞祛皱项目于2011年6月得到批准。从耳后活检得到成纤维细胞（生产胶原蛋白）后，进行90d的培养，之后注射到鼻部和唇周的笑纹处。显而易见，这个方法比起使用可吸收的填充物效果更加持久。

5.脊髓损伤治疗：2011年6月Geron公司开展了第1个胚胎干细胞治疗临床试验。该项目使用来源于胚胎干细胞的少突胶质祖细胞治疗了2例脊髓损伤患者。

6.艾滋病治疗：艾滋病目前的治疗药物只能抑制病毒，但不能治愈。研究发现，具有CCR5-delta32纯合子同位基因的个体对治疗存在抵抗。Sangamo公司设计了一种锌指核酸酶，用于敲除CCR5受体基因从而产生CCR5阴性免疫细胞，这种细胞对HIV具有抵抗力。输注该干细胞的患者已经不需要抗病毒治疗并正常存活了3年。