细胞治疗

张铭

生命从细胞开始

生物体是由细胞组成的，细胞是生命的基本结构单位。细胞解体，生命终结；细胞损伤，个体生病。

人体是由一个细胞——受精卵——发育而来的。整个发育过程大约经历了50次细胞分裂，最终形成了约80万亿个细胞个体。细胞在分裂、增殖过程中会分化出200多种不同的细胞，形成不同的组织、器官、系统，并实现新陈代谢及各种生理功能。人体可以经历约100年的生命周期——寿命。期间因遗传缺陷，环境影响，会导致各种疾病的发生。科学地讲，疾病就是患者的生理指标偏离了正常。随着各种药物的发明，医疗水平的提高，人类平均寿命从30～40岁提升到了70～80岁。然而，是药三分毒，药物是有副作用的，有些疾病甚至要终身服药，会给患者造成很大的痛苦。

现代社会疾病谱发生了很大变化，已经由感染性疾病为主逐渐转变为肿瘤、免疫、遗传、代谢、衰老和退型性疾病为主。这些疾病的病因、病理复杂，常常没有特效药。随着现代医学的深入研究，我们逐渐认识到，许多复杂的疾病本质上是基因的疾病，蛋白的疾病，细胞的疾病，需要用新的方法来解决，于是相应地发展出基因治疗、生物治疗和细胞治疗等方法。

高等生物在长期的进化历程中，其机体形成了依靠免疫系统维持自身健康的机制。免疫细胞会识别外来物质和外来病原体，然后将其吞噬消灭；免疫细胞也会清理自身病变坏死的细胞，保持机体健康。体内细胞在不断地生长、又不断地死亡，保持着动态平衡。有的细胞只能活几天，如肠上皮黏膜细胞及一些白细胞；有的细胞寿命有几百天，如红细胞、肝脏细胞；有的细胞可以存活几十年，如神经细胞等。许多疾病是由于细胞的数量，细胞的病变造成的，如心肌炎、糖尿病。细胞的质量与身体健康长寿有关，特别是免疫细胞、干细胞的数量、质量直接影响着身体状态。细胞的病如果用细胞的方法解决，就是细胞治疗。通过输入健康的细胞进行治疗、美容、延缓衰老的成功例证已经有很多了。细胞治疗的关键是大量供体细胞的获得和克服免疫排斥反应。

细胞治疗历史

最早的细胞治疗是输血，后来发展到成份输血，即把供者的血液分成血浆和血细胞，再把血细胞分成红细胞、白细胞、血小板等，分别输给不同需要的患者，如把血小板输给体内出血的患者，把白细胞输给免疫低下的患者。每个人的细胞是不同的，因为细胞表面有不同的抗原，抗原不同的个体间输送细胞会引起免疫排斥反应，严重的会引起死亡。因此，异体之间输血要做配型，最普通是ABO血配型。做骨髓移植需要进行人类白细胞抗原（HLA）配型。脐带血干细胞治疗儿童白血病也要进行配型。自体细胞体外培养增植后回输不会发生排斥，而一些骨髓间质细胞因免疫抗原性很低，也可以制备成细胞制剂供异体应用。

细胞培养

进行细胞治疗时需要巨大数量的供体细胞，这就需要靠细胞培养来解决。细胞是一个十分微小而复杂的有机体。100万个人体细胞也只有约1立方毫米。然而，如此微小的细胞，却有着及其复杂精细的结构：有一个细胞核和许多细胞器（图），核内DNA有30亿对碱基，编码2.6万个基因，指导合成几十万种蛋白。一个细胞内可以有几百到几万种蛋白质，一种蛋白可以有几十万个，这些蛋白活性物质有序地组织成几百条信号通路，演绎生命活动。一个细胞就像一个立体的城市，信号通路相当于交通路线，自行车、公交车、私家车、出租车、地铁等各行其道。每个蛋白质就像一个人，在细胞的城市中有序地生活着，进行着物质、能量、信息的交流，实现着新陈代谢，遗传变异，体现着生命的活力。

多细胞生物体内的单个细胞是不能在体外独立生活的，但随着现代生物技术的发展，我们已经可以在体外进行细胞培养，即在体外洁净的培养器皿内模拟出满足细胞对营养、生长因子、离子、pH缓冲容量等要求的体内环境，实现细胞在体外的生存、生长、分裂、增殖。细胞在培养器皿内大约20小时数量就能增加一倍。现在先进的技术可以使许多类型的细胞传几十代、几百代，形成一个巨大的可再生资源库，达到取之不尽、用之不竭的境界。最早培养成功的是肿瘤细胞和胚胎细胞。以后皮肤、肌肉、神经、肝脏、角膜、成骨等各种各样的细胞都能培养。现在还可以成功地分离培养各种类型的免疫细胞，更进一步成功培养了胚胎干细胞和各种成体干细胞。这些成就的取得，让细胞治疗成为可能，使细胞生物治疗成为继手术和药物治疗之后，极具临床应用价值的第三类医疗技术。

免疫细胞治疗

免疫细胞与身体免疫力强弱及许多肿瘤的发生直接相关，补充免疫细胞、提升免疫细胞活力不仅能强身健体，而且还能治疗如肿瘤病、免疫缺陷、心肌坏死、股骨头坏死等各种疾病。肿瘤辅助治疗常用的免疫细胞疗法有：细胞因子诱导的杀伤细胞（CIK）疗法、树突状细胞（DC）疗法、DC-CIK细胞疗法、自然杀伤细胞（NK）疗法和以树突状细胞（Dendritic cells， DCs）为基础的细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte， CTL）疗法等。这些疗法都有不错的疗效，而且随着技术的完善，疗效也在不断地提高。

2011年诺贝尔生理学奖和医学奖授予了被誉为“DC细胞之父”的加拿大科学家拉尔夫·斯坦曼，他在2006年就查出胰腺癌晚期。在医学上，晚期胰腺癌的恶化程度高，生存期不会超过6个月。然而，斯坦曼教授在接受了以他自己的研究成果“树突细胞”（DC）为依据的细胞免疫治疗后，成功地将生命延长。DC细胞与CIK细胞共培养后，提高了细胞的增殖速度和杀伤活性，且使其对肿瘤细胞的杀伤作用更具特异性。DC-CIK细胞对于血液、消化、呼吸、泌尿及生殖系统等多个系统的肿瘤细胞均有杀伤作用。

下面，我们介绍一下免疫细胞疗法中涉及到的几个关键概念：

DC，DC—CIK细胞治疗流程 1.抽取病人外周血50-60ml——分离单个核细胞，体外诱导DC细胞——DC细胞负载肿瘤抗原，通过静脉回输给病人或经皮下注射——经肿瘤抗原负载DC能刺激自体T细胞——产生强烈的抗肿瘤免疫应答。抗原与自体的淋巴细胞混合，刺激自体T细胞产生细胞毒性T淋巴细胞——将这些细胞毒性T淋巴细胞，通过静脉回输给病人——直接杀伤肿瘤细胞。

DC细胞治疗适用于恶性黑色素瘤、前列腺癌、肾癌、膀胱癌、卵巢癌、结肠癌、直肠癌、乳腺癌、宫颈癌、各种肺癌、喉癌、鼻咽癌、胰腺癌、肝癌、胃癌等。

DC细胞作用机制 在肿瘤免疫中，DC细胞不能直接杀伤肿瘤细胞，但能通过识别肿瘤细胞的特异性抗原，将其信号呈递给具杀伤效应的T细胞来达到监测、杀灭肿瘤的功能。

DC细胞应用 免疫细胞治疗最激动人心的是嵌合抗原受体T细胞，简称CART。T细胞是免疫系统里最凶猛的“猎人”。它们通过自己的受体来感知细胞表面是否存在特定蛋白质的细胞，以这种方式锁定受感染细胞和癌细胞，然后杀死它们。科学家利用改造的HIV病毒给T细胞增添了人工重组的能特异识别肿瘤细胞的嵌合抗原受体。将经改造的CART细胞回输到病人体内后，它一旦发现特异癌细胞，不仅会杀死癌细胞，而且还会自身分裂，在体内创造出灭癌大军，彻底治愈癌症。这种利用免疫细胞精准治疗的方法给人类最终战胜肿瘤带来了希望。

但是CART也存在局限性：主要对血液部位的肿瘤疗效比较好，而且技术含量高，需个体定制疗法，需要大笔资金。

干细胞治疗

干细胞治疗是另外一个精准医疗的方向，它给人类打开了无限的遐想空间。因为干细胞是一种年轻的全能型细胞，可以定向分化为各种成体细胞，包括精子和卵子。它可以经体外大量扩增后，再输到体内以替代病变、衰老的细胞，使机体变得年轻、健康。比如，干细胞可以诱导分化为成骨细胞，修复骨损伤；干细胞可以诱导分化神经细胞，治疗高位截瘫和老年痴呆等；干细胞可以诱导分化为胰岛细胞，根治糖尿病；干细胞还可以结合3D打印技术，制造脏器，在肾脏、膀胱方面都已有所应用。

健康长寿是人类长期以来的梦想。人类的平均寿命从现在的70～80岁，提高到100岁～120岁，需要有新的技术支持，这个新技术可能由干细胞治疗来实现。胚胎干细胞、脐带血干细胞、脐带间质干细胞、胎盘干细胞、皮肤干细胞、脂肪干细胞、神经干细胞等都有许多治疗应用的前景，可以形成数以千亿计的市场和相关产业。干细胞在体外长期培养增殖，数量可以达到数千万倍。因此，干细胞制剂可以当作像药物一样的治疗制剂。美国、加拿大、韩国已批准了多个细胞制剂，用于治疗免疫缺陷症等疾病。

细胞治疗的伦理

细胞治疗是一种革命性的方法，因此必然还有许多不完善的地方。细胞是一个非常复杂的有机体，很难有两个完全一样的细胞，因此，细胞制剂的质量标准比较难以掌握。异体之间的细胞输送会形成不同基因型个体，而个体鉴别、性格分析，都会是新问题。此外，干细胞治疗在使个体年轻化成为可能的同时，因亲属之间衰老不同步以及是否会有成瘾性等问题，也都成了需要面对的新问题。