干细胞疗法:解放了的普罗米修斯

译者:SCWalter | 发布: | 发布时间:2013-07-14,星期日 | 阅读:1,926
原文:Prometheus unbound
原作者:Economist.com

被宙斯绑在岩石上的泰坦神祗普罗米修斯,他日日都要受到以他肝脏为食的恶鹰折磨,只是每晚肝脏又重新长好。与这一神话相比,本周《自然》网站上的一则视频就无疑显得沉闷。它描述的是一群粉色小点合并成了一个深色的中央集团。

但是,这其中确实发生了一些意义重大的事情。粉红色的点是干细胞,而视频描述的是肝芽的发育过程,肝芽可以继续发育成外表与机能都很像肝脏的东西。日本横滨市立大学的孝典武部和谷口英树制作了这一视频,他们创造出了具备生物机能的人类肝脏组织。

一直以来,研究人员都梦想着干细胞可能可以用于修复或更换受损组织,这一愿望被称为再生医学。特别地,胚胎干细胞具有“多能性”,这意味着它们能够变成其它类型的细胞。现在,我们可以从非胚胎细胞中诱导出多能性,因此绕过了此前关于从胚胎中获取细胞的伦理雷区。

去年,日本京都大学的山中伸弥由于发明了诱导多能性技术,从而获得了诺贝尔奖。他展示了如何能用四个信号蛋白将成体细胞重新编制回多能状态。除了解决胚胎细胞的伦理问题,山中博士的诱导多能干细胞(iPS细胞)——至少在理论上——还可以让人们从患者自身机体出发创造出一种疗法。这样得到的疗法将具备患者自己的基因组成,因此不会吸引患者免疫系统的注意。实现这种疗法一直是极度困难的。但是,武部博士在《自然》上发表的文章是普罗米修斯的梦想正慢慢成为现实的几个标志之一。

萌芽的希望

针对多能干细胞的临床试验已经开始,但这也让人回想起只有胚胎细胞的那段时光。一家名为先进细胞技术(ACT)的美国公司用胚胎细胞来治疗导致失明的黄斑变性。去年,该公司报告了在两个病人身上取得的可喜成果,而公司老板加里·拉宾说,测试会继续进行。

即使这个特定的方法可行,但它也有可能会被iPS技术超越。日本无疑处在了领先地位。估计再过不久,日本厚生省将批准首例iPS细胞临床试验,也是针对黄斑变性。但ACT也不会落后,它希望开始一项从iPS细胞培育血小板(参与凝血的血细胞碎片)的试验。其他公司则想治疗从帕金森病到青光眼、以及多发性硬化症的所有疾病。

学术界也在向前推进。受到山中博士研究的启发,人们正在寻找其他通向多能性的捷径。例如,斯坦福大学的马吕斯·沃尼格研究出了如何用三种蛋白将结缔组织细胞转变为神经细胞。同时,加州大学旧金山分校的迪帕克·斯里瓦斯塔瓦展示了如何将结缔组织转变为心脏细胞。

其他的研究超越了单纯的细胞培养。2011年,神户市日本理化学研究所(RIKEN)发育生物学研究中心的笹井芳树展示了小鼠胚胎干细胞在与几种合适的生长因子混合后,迅速形成了一个由神经元前体细胞组成的立体细胞集团。这一细胞集团随后转变成一些类似眼睛背部结构的东西。去年,笹井博士用人类细胞重复了这一过程。

人们的梦想是从头开始做出一个复杂器官。怀揣着这一梦想,北卡罗莱纳州维克森林大学的研究人员已经用一台三维打印机和不成熟的肾脏细胞造出了一个人工肾。但是,如果这样的器官想要在人体内运作,它们需要有血管来输送氧气和营养物质。

听来矛盾的是,想要做到这一点的办法就是让科学家们少做一些事。就像笹井博士所做的视网膜前体那样,科学家们可能要在实验室中做出一种发育不完全的形式,然后把剩余的工作交给机体完成,而不是要造出整个器官。

这就是武部博士用他的肝芽所完成的工作。他将一些iPS细胞诱导成肝内胚层细胞。(内胚层是组成胚胎最早期的三个细胞层之一,也是发育出肝脏的胚层。)然后,他将肝内胚层细胞与另外两种类型的细胞混合培养:来源于脐带、组成血管内衬的内皮细胞;以及来源于骨髓、可以分化成多类细胞但又不及多能细胞的间质干细胞。

不与间质干细胞共同培养就不能形成一个细胞集团;不与内皮细胞共同培养就不能创造出一个血管网络,而三类细胞共同培养,在几乎没有额外刺激的情况下,两天内就会形成肝芽。

培养6天,这种肝芽会表达已知的肝脏早期标记基因。当武部博士将这种肝芽植入到无免疫排斥的小鼠脑内时(他选择了大脑的原因在于可以很容易地在头骨上放进一块透明小板,这样就可以看到其中发生的事情),他观察到肝芽在两天内就与小鼠的血液系统连接到了一起。(译者:肝芽不是放到了脑子里面,而是脑膜下的区域,其实还是在真正脑组织的外侧。)

两个月后,这些肝芽不仅看起来像肝脏,它们的机能也像肝脏:它们会合成肝脏特异的蛋白。如果武部博士事先破坏小鼠真正的肝脏,再将肝芽移植到这些肝衰小鼠的腹腔,肝芽通常可以让小鼠存活下去,而没有接受移植的肝衰竭小鼠会死亡。(译者:这里的肝芽并没有移植到肝脏部位。)

将这项研究转化成让老肝罢工的病人长出新肝的疗法还需要一段时间。但这是向前迈出的一大步。再生医学打了这么多年的保票,现在可能要兑现诺言了。



 

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