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科学家们正在对患者自身的皮肤或血细胞进行逆向工程，使其表现得与胚胎细胞相似，并将它们用于再生医学。4月10日，华尔街日报专题报道了题为The Personalized Stem Cells That Could One Day Treat Parkinson’s and Heart Failure（将来可以用于帕金森病和心力衰竭的个性化细胞疗法）的文章。
图：一名研究人员在显微镜下研究实验室培养的干细胞。非营利组织 HeartWorks 的团队将于今年开始一项治疗先天性心脏病的试验。 诱导多能干细胞技术诞生许多人认为这是生命科学和再生医学研究领域的一场革命，也是细胞生物学发展的里程碑。 注射由人自身细胞产生的实验室培养的脑细胞能否逆转帕金森病的症状？这是位于圣地亚哥的高科技公司 Aspen Neuroscience Inc. 计划在2023年晚些时候进行人体试验。 在患有帕金森症的患者中，神经元死亡并失去制造化学多巴胺的能力，从而导致不稳定、无法控制的运动。Aspen Neuroscience 公司的首席执行官 Damien McDevitt 说，Aspen Neuroscience 将测试新注入的细胞是否可以成熟为多巴胺生产者，从而阻止这种不治之症的衰弱症状。该公司表示，动物试验显示出希望。 Aspen Neuroscience 是计划对干细胞疗法进行人体试验的几个小组之一，这些干细胞是通过将患者自身的细胞逆向工程恢复到干细胞状态而产生的。这些“诱导性多能干细胞”或 iPS 细胞与胚胎细胞相似，因为它们可以长成任何类型的细胞。 研究人员希望他们能够将患者自身的 iPS 细胞培养成一系列健康细胞，以治疗目前无法治愈的疾病。其中，美国国立卫生研究院的一个团队正在领导一项于 2019 年开始的试验，该试验使用从患者血液样本中培养的眼组织来应用于黄斑变性眼病，这是视力丧失的主要原因。今年晚些时候在梅奥诊所进行的一项试验将通过手术植入从患者皮肤细胞中生长出来的心脏组织，用于先天性心脏病的康复。
Whitehead 研究所和麻省理工学院的干细胞生物学家 Rudolf Jaenisch博士说，由于涉及时间和成本，使用从患者身上产生的 iPS 细胞作为医学方法尚不实用，但最初的试验是有价值的。“我们必须弄清楚：这到底行得通吗？” 实际上科学家已解决了这个问题。与使用胚胎干细胞的类似试验不同，这种新颖的方法首先是从患者身上采集血液或皮肤细胞，然后通过实验室过程将其转化为干细胞。然后它们会长成特殊的细胞类型，例如神经细胞、眼组织、心脏细胞等。虽然以这种方式培养修复组织既昂贵又耗时，但科学家们希望它能减少组织被人体免疫系统排斥的可能性，因为它来自患者，应用范围更大。 多年来，干细胞研究使用体外受精产生的胚胎，这些胚胎由夫妇捐赠用于研究，或使用从堕胎中获得的胎儿组织。然而，这些细胞的来源材料有限，涉及伦理问题，而且如果接受美国政府资助也有法律限制。 干细胞和再生医学领域在 2006 年得到了强大的推动，当时在日本京都大学工作的干细胞生物学家山中伸弥 ( Shinya Yamanaka)发现了一些因子，这些因子可以使成年小鼠细胞的时钟倒流，将它们转变为胚胎状态。 现在，干细胞科学的进步使研究人员能够精确可靠地转化成体细胞。他们已经找到了生长因子、蛋白质和分子的正确组合来输送到细胞，模拟它们在胎儿中发育的环境。 他们还改进了方案，对细胞基因组进行测序，或分析细胞正在制造哪些蛋白质，以确定他们在实验室培养的组织是否是正确的类型且没有错误。 “我们正在推动所需的所有因素，推动iPS细胞研究，解决再生医学中细胞来源问题，”加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯研究所的干细胞生物学家、Aspen Neuroscience 的联合创始人珍妮·洛林 ( Jeanne Loring)说。
图：eanne Loring 是加利福尼亚州拉荷亚斯克里普斯研究所的干细胞生物学家，也是 Aspen Neuroscience 的联合创始人。照片： 斯克里普斯研究 研究源自患者的 iPS 细胞（也称为自体细胞）的科学家表示，使用他们的方法需要几个月的时间来创建和测试用于治疗单个患者的细胞。“当 iPS 细胞首次被报道时，我在想，'这将在 10 年内进入临床，是的！现在我们做到了'”加州大学戴维斯分校的干细胞生物学家 Paul Knoepfler 说。 Yamanaka 博士因创造 iPS 细胞而于 2012 年获得诺贝尔奖 ，现在也在旧金山的 Gladstone Institutes 工作，他说使用个体的细胞为每位患者培养定制组织将是该技术的理想应用。但所涉及的成本和时间使他转而采用略有不同的方法。
图：干细胞生物学家山中伸弥 (Shinya Yamanaka) 于 2019 年在此获得了 2012 年因创造 iPS 细胞而获得的诺贝尔奖。照片： YOSHIO TSUNODA/AFLO/ZUMA PRESS 自体 iPS 细胞的首批试验之一涉及日本一名患有年龄相关性黄斑变性的老年妇女。2014 年，她接受了从自己的皮肤细胞培养的视网膜细胞移植手术。根据发表在《新英格兰医学杂志》上的一份报告，一年后，她的视力得到了改善，没有出现严重的副作用。 Yamanaka 博士是该团队的一员，他说他们选择在对患有这种眼病的患者进行更广泛的后续试验中使用供体细胞。他担任董事的日本 CiRA 基金会创建了一个由捐赠者产生的 iPS 细胞库，使它们可用于研究和临床试验。这减少了获取组织所需的时间，但接受这些细胞的患者通常需要药物来防止排斥反应。 iPS 细胞治疗的成本很高。估计每位患者的费用从大约 100,000 美元到接近 100 万美元不等。研究人员表示，如果治疗成功并得到广泛应用，成本将会下降。 今年在梅奥诊所，医学和分子实验药理学副教授蒂姆·尼尔森 (Tim Nelson) 将与他的团队一起开始一项试验，该试验涉及通过手术将实验室培育的心脏组织（源自患者的皮肤细胞）注射到先天性心脏病患者体内。Nelson 博士说，这是一项测试，以衡量新组织是否会加强肌肉薄弱，以应对通常需要心脏移植的疾病。 “我们将在未来几年内，真正看到这个领域、这项技术在实际应用中开花结果，”Nelson 博士说。 去年，美国国立卫生研究院（NIH ）的一个小组通过手术将工程化的视网膜组织植入一名患有晚期“干性”年龄相关性黄斑变性的患者体内。患有这种疾病的人视网膜细胞衰竭，导致视力模糊和视力丧失。 NIH 团队培养的视网膜组织从采血开始，马里兰州贝塞斯达 NIH 国家眼科研究所的干细胞生物学家 Kapil Bharti 说，他领导了这项研究。 Bharti 博士说，他的团队已经开发出一种方法，通过按特定顺序添加精确的试剂组合，从干细胞中可靠地培养视网膜细胞。该团队希望今年能招募更多患者来测试 12 人手术的安全性。Bharti 博士说，从抽血到手术，整个过程大约需要六个月。
图：由干细胞制成的视网膜组织在支架上生长（见左图）。通过扫描电子显微镜可以看到视网膜细胞上的毛发状结构，表明它们已经完全成熟并具有功能。照片： BHARTI 实验室/国家眼科研究所/NIH Bharti 博士说，挑战之一是过去引导干细胞生长到组织中的方法并不完善。细胞系变得无赖以生长不需要的细胞类型，或生长肿瘤。NIH 团队表示，他们已经改进了视网膜组织工程中的这些步骤。“我们对该协议的成功率超过 95%，”Bharti 博士说。 他说他不会对患者的结果发表评论，直到更多的人接受了手术。 Aspen Neuroscience 的定制脑细胞最初是皮肤细胞。该公司负责研发的高级副总裁兼联合创始人 Andres Bratt-Leal 说，从患者的肩膀上取下一块铅笔橡皮擦大小的皮肤，溶解在溶液中，然后在培养皿中培养，每天用混合试剂处理，它们被转化为干细胞。然后将精心挑选的纯干细胞群落与另一轮试剂一起给药，引导它们生长成神经元前体细胞。 该公司正在储存其创建的iPS细胞系，称其突破在于设计 DNA 和 RNA 测序步骤，以抽查培养皿中的细胞是否存在可能导致肿瘤的基因突变，从而避免了更耗时的 iPS 细胞制备时间。 Aspen Neuroscience 已经培养并冷冻了 10 名帕金森病患者的iPS细胞。在等待美国食品和药物管理局的批准后，该公司的目标是今年开始对其中一些参与者进行测试，预计将在大约三年内得出结果。 分享你的意见，您最感兴趣或最兴奋的新型干细胞治疗的哪些潜在应用？请留言并加入我们的对话。 来源：Nidhi Subbaraman，The Wall Street Journal |
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