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神話走入現(xiàn)實——再生醫(yī)學

2023-11-17 13:55 作者:同立海源  | 我要投稿

返老還童,軀體再生這些古人所描繪的神話,有可能在未來成為現(xiàn)實。

誘導多能干細胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)是將一系列誘導因子導入到成熟體細胞中,并重編程為具有類似胚胎干細胞特征的一種多能干細胞,這意味著iPSC具有超強的分化能力,在特定條件下,可誘導分化成人體所需臨床試驗默示許可的不同類型的細胞,甚至類器官。

南京艾爾普自主研發(fā)的心力衰竭細胞治療產(chǎn)品“人iPSC來源心肌細胞注射液”已獲得CDE新藥臨床試驗默示許可,這標志著我國在再生醫(yī)學領(lǐng)域也邁入新階段。

2006年日本學者山中伸彌通過引入四種基因,成功將成體細胞重編程為多能干細胞,也就是iPSC,這項發(fā)現(xiàn)為再生醫(yī)學打開了新的大門。iPSC可以誘導成人體里幾乎所有類型的細胞,比如神經(jīng)細胞、心肌細胞、血管細胞等,有了iPSC,我們就可以用患者自己的細胞制造無限供應的健康細胞,來替換身體受損的組織和器官,這就是細胞替代療法。目前,iPSC已經(jīng)被用來治療各種疾病,尤其是一些難以治愈的慢性病,比如糖尿病、心血管疾病、帕金森等神經(jīng)退行性疾病。除此之外,利用iPSC還可以建立各種疾病的細胞模型,用來研究疾病的發(fā)生機制以及篩選新藥,這對那些目前還沒有很好動物模型的疾病研究具有重大的推動性。

Fig1:iPSC分化生成帕金森疾病模型

神經(jīng)退行性疾病如阿爾茨海默癥和帕金森病,主要特征是特定腦區(qū)神經(jīng)元逐步死亡和腦功能逐漸衰退。然而這類疾病的發(fā)病機制迄今不明,缺乏有效治療。利用iPSC技術(shù)分化而來的患者特異性神經(jīng)元,為建立這些疾病的細胞模型提供了可貴的材料【1】。研究人員已經(jīng)利用阿爾茨海默癥和帕金森病患者的iPSC,分別獲得了兩種疾病的多電極陣列芯片模型。這些疾病特異性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以反映患者大腦中復雜的病理活動,是藥物篩選和探究發(fā)病機制的絕佳平臺。

Fig2:組織學評估證實 iPSC-CM 歸巢至梗塞心臟

心血管疾病已成為導致死亡的首要原因,而心肌梗死是其中最嚴重的一種。利用iPSC技術(shù)獲取功能性心肌細胞,成為治療心血管疾病的理想途徑。在大鼠心肌梗死模型中,研究人員注射了iPSC-CM細胞,結(jié)果發(fā)現(xiàn),這些細胞可以成功植入梗死區(qū),改善心臟功能,增強心肌活性【2】。移植后1個月依然可以在大鼠心臟中檢測到移植的心肌細胞,這凸顯了iPSC-CM在心肌再生中的治療潛力。

Fig3:人 iPSC-iNKT 細胞體現(xiàn)出明顯的抗腫瘤活性

在研究熱點腫瘤領(lǐng)域,iPSC也有了新的研究方向。iPSC-NKT指的是從誘導多能干細胞(iPSC)分化而來的自然殺傷T細胞(Natural Killer T cell, NKT)。NKT細胞是一類兼具自然殺傷細胞和T細胞功能的混合型淋巴細胞,通過釋放細胞因子參與多種免疫應答過程,然而體內(nèi)NKT細胞數(shù)量稀少且分化困難,限制了其臨床應用,利用iPSC技術(shù)可獲得大量NKT細胞。研究表明,iPSC生成的NKT細胞具有成熟NKT細胞的表型和功能,可以快速響應抗原刺激并釋放細胞因子如IFN-γ【3】。在動物模型中,iPSC-NKT細胞表現(xiàn)出抗腫瘤和改善移植免疫排斥的作用,iPSC-NKT細胞克服了體內(nèi)NKT細胞的數(shù)量限制,為NKT細胞相關(guān)的腫瘤免疫治療和移植免疫學研究提供了新的思路。但其臨床轉(zhuǎn)化還面臨NKT細胞異質(zhì)性以及功能穩(wěn)定性等問題,未來研究需要繼續(xù)優(yōu)化iPSC的定向分化技術(shù)。

iPSC被稱為再生醫(yī)學的“明日之星”,但要實現(xiàn)臨床應用,還存在一些問題需要攻克,其在細胞治療及其他領(lǐng)域的應用仍有著巨大的潛力。相信隨著研究的深入與技術(shù)的革新,iPSC領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)終將被不斷創(chuàng)新的方法克服,iPSC技術(shù)會讓更多先天遺傳病、面臨器官衰竭的患者重獲新生。

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參考文獻

[1] Avazzadeh S, Baena JM, Keighron C, Feller-Sanchez Y, Quinlan LR. Modelling Parkinson's Disease: iPSCs towards Better Understanding of Human Pathology. Brain Sci. 2021 Mar 14;11(3):373.

[2]?Guan X, Xu W, Zhang H, Wang Q, Yu J, Zhang R, Chen Y, Xia Y, Wang J, Wang D. Transplantation of human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes improves myocardial function and reverses ventricular remodeling in infarcted rat hearts. Stem Cell Res Ther. 2020 Feb 21;11(1):73.

[3]?Aoki T, Motohashi S, Koseki H. Regeneration of invariant natural killer T (iNKT) cells: application of iPSC technology for iNKT cell-targeted tumor immunotherapy. Inflamm Regen. 2023 May 12;43(1):27.


關(guān)于同立海源

北京同立海源生物科技有限公司,專注細胞和基因治療(CGT)上游GMP級原料試劑研發(fā)及生產(chǎn),為CGT用戶提供產(chǎn)品與服務(wù)的整體解決方案。產(chǎn)品涉及細胞分選磁珠試劑、真核/原核重組蛋白、無血清培養(yǎng)基、細胞培養(yǎng)試劑盒等。

公司建有3200的研發(fā)實驗室及GMP級潔凈車間,包括細胞分選磁珠開發(fā)平臺、真核與原核蛋白表達工程平臺、無血清培養(yǎng)基開發(fā)平臺,通過ISO13485和ISO9001雙質(zhì)量體系認證,部分產(chǎn)品已獲美國FDA DMF備案。

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