干细胞充满无限可能性的魅力让很多人趋之若鹜,富豪达贵们豪掷千金接受干细胞抗衰的消息一度刷屏,新冠肺炎患者使用细胞修复成功的案例报道也不绝于耳,让干细胞越来越为普通大众所知。
自年,我国将细胞治疗加入“健康中国”计划后,细胞医学被提高到了*策层面,在一系列*策的引导和支持下,*府对细胞产业发展提出了明确的方向与要求,我国细胞治疗技术得到了规范、快速发展。而在国际上,免疫细胞研究项目近几年数次获得诺贝尔奖,也让人们看到了细胞技术战胜各种疑难疾病的无限可能性。
那干细胞应用到人身上到底有没有致瘤性呢?输入到人体内会不会导致异常分化?本篇将就这一疑虑做一些探讨分析,让大家对此有所了解。
△年免疫学家詹姆斯·艾利森和本庶佑获得
诺贝尔生理学或医学奖
作为细胞修复的效应成分,细胞本身的安全性首当其冲。而“致瘤性”,顾名思义,即导致肿瘤发生。
干细胞,医学界称为“万能细胞”,具有增殖和分化潜能,能够自我更新复制,产生高度分化的功能细胞,因而备受重视。干细胞按照其分化潜能,可分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。
01胚胎干细胞残留未分化细胞导致畸胎瘤的产生
受精卵即为全能干细胞,当其在调控下可有序增殖,定向分化,最终发展成为一个正常个体。胚胎干细胞(ESCs)同样为全能干细胞,来源于胚胎囊胚时期的内细胞团。由于其具有无限增殖、全能分化的能力,同时对外界抵抗较弱,其基因容易受到外界影响而突变,在研究实验过程中发现其有潜在的致瘤性,使用至机体后可能会导致畸胎瘤。
上海交通大学组织工程国家工程研究中心王玲,张文杰年在IntBiomedEng(October,Vol.36,No.5)发表综述《胚胎干细胞致瘤性研究进展》,对胚胎干细胞致瘤性及其原因进行了深入分析。
畸胎瘤的形成是体外分化过程中由残留的未分化细胞引起的,可能是培养过程中部分胚胎干细胞基因突变造成的。胚胎干细胞作为一群异质性细胞,分化过程中的残留现象可能是细胞的固有特性。
Fujikawa等曾将ESCs胚胎干细胞定向诱导为胰岛素样细胞,然后再以阶段特异性胚胎抗原-1(SSEA-1)为标志,利用流式细胞仪分选纯化细胞,纯度可达99.8%,再用以干预Ⅰ型糖尿病小鼠。虽然表达SSEA-1的细胞仅为0.2%,却依然导致了畸胎瘤的形成,使得实验失败。
目前有很多学者致力于去除残留未分化细胞,利用自杀基因、细胞因子*性作用以及流式技术和表面标志法等方法去除残留未分化细胞,但其结果均远未达到细胞修复的水平。
02诱导多能干细胞跨越了伦理却再次倒在致瘤难题上
另一种研究热门的干细胞为iPSC(诱导多能干细胞),最初是日本科学家山中伸弥(ShinyaYamanaka)于年利用病*载体将四个转录因子(Oct4,Sox2,Klf4和c-Myc)的组合转入分化的体细胞中,使其重新编程而得到的类似胚胎干细胞和胚胎APSC多能细胞的一种细胞类型。通过采用导入外源基因的方法使体细胞去分化为多能干细胞,对于这类干细胞我们称之为诱导多能干细胞。
它的出现解决了干细胞的获得问题。在我国留美学者刘实博士看来,iPSCs细胞的诱导过程和肿瘤的发生过程非常相似,而iPS细胞是将“激活”的癌基因(而且还不止一个)转入了体细胞,因此其致瘤性也就不足为奇。
Yamanaka研究组在《自然·生物技术》上发表的文章显示,用iPS细胞诱导的神经干细胞,即使不含c-Myc(曾被认为是导致肿瘤的主要原因),在植入NOD/SCID免疫缺陷小鼠后仍有很强的致瘤性,甚至高于胚胎干细胞。
他们共研究了36个iPS细胞克隆,在诱导方式上,有些诱导剂配方中含有c-Myc基因,有些没有,因此具有较好的代表性。同时他们选择了3株胚胎干细胞作为对照。在45周的观察中,移植胚胎干细胞来源神经干细胞的34只小鼠有4只长出肿瘤。在只移植胚胎成纤维细胞来源的iPS神经干细胞小鼠中34只发现肿瘤,概率和胚胎干细胞相当。
在55只移植成人成纤维细胞来源的iPS神经干细胞小鼠中46只发现肿瘤,概率远高于胚胎干细胞。在36只移植肝细胞来源的iPS神经干细胞小鼠中10只发现肿瘤,概率高于胚胎干细胞。8只移植胃上皮细胞来源的iPS神经干细胞小鼠中未发现肿瘤。病理学检查证实肿瘤均为畸胎瘤,部分为恶性畸胎瘤。
研究还发现,以前认为致瘤性很强的c-Myc在去掉后并没有减少iPS神经干细胞的致瘤性,相反以前认为没有致瘤性的Nanog基因却可以明显增强iPS神经干细胞的致瘤性。
在年6月14日于美国费城举办的国际干细胞研究协会会议上,iPSCs发现者山中伸弥表示,导致肿瘤不是iPS细胞唯一的缺陷,由iPS细胞发育出的嵌合体小鼠(chimericmice)会表现出显著的健康问题,小鼠的死亡率就会急剧增加。这意味着在iPS细胞用于临床之前,还有更多更远的挑战需要克服。由此可以得出,胚胎干细胞(全能干细胞)以及iPSCs(诱导多能干细胞)在临床研究中均存在致瘤性风险。
03间充质干细胞最安全的临床用干细胞来源
而作为干细胞家族的重要一员,间充质干细胞MSCs(多能干细胞)的安全性最直接的证据来源于广泛的临床研究。多个随机对照临床试验证明MSC在临床应用的安全性(无致瘤性),多个国家已经批准MSC上市。
在clinicaltrials网站登记注册的MSC临床试验(I-III期)的等级项数逐年增多,病种或适应症有数十种,其中不少已经发表了临床研究的结果。英国和欧盟的治疗指南推荐MSC作为治疗2-4级急性GVHD的三线治疗药物。
国内外诸多学者也对间充质干细胞的致瘤性风险进行了深入研究,结果显示:间充质干细胞在体内外无短期内致瘤性风险。由于文献太多,我这里选取几篇代表性文章来阐述。
中国*医院造血干细胞移植科苏仲奕、陈虎等年在《中国组织工程研究》刊发文章《人脐带间充质干细胞修复大鼠放射复合皮肤损伤及其体外致瘤性》,在损伤模型中,人脐带间充质干细胞可以通过局部迁移机制促进放射复合皮肤损伤的修复,体外软琼脂克隆形成实验证明,其短期内不具有致瘤性。
贵阳医学院许键炜等年通过观察人脐带间充质干细胞对裸鼠的致瘤性,在观察期内裸鼠体内未见肿瘤生长,病例组织学检测未见异常。试验显示,人脐带间充质干细胞导致肿瘤发生的可能性极低。
韩国的干细胞研究走在世界前列。年韩国DepartmentsofNeurologyandNeurosurgery/AjouUniversitySchoolofMedicine的JinSooLee等发表间充质干细胞干预修复缺血性中风患者的长期观察和研究报告。结果显示,实验组患者相比对照组接受间充质干细胞修复在生存时间、mRS评分等方面明显获益,研究未发现有致瘤性风险。
通过以上文献资料和实验数据的证实,间充质干细胞临床应用是安全的,无致瘤性风险,当其在体外增殖及诱导分化回输至机体后,不会对机体产生致瘤性,是最安全的临床干细胞来源。
目前大量的临床实验证明,间充质干细胞可在体外诱导后经静脉回输至体内可向病变部位主动迁移,用于脊髓损伤、阿尔兹海默、帕金森、心肌缺损、血管内皮缺损、软骨缺损、肺部损伤等疾病,并在这些研究中未见到肿瘤发生。
同时也有相关实验证实,不同部位提取的间充质干细胞在自然分化条件下分化方向不同,主要向周围相同细胞分化。但当在有相同外界因子的诱导下,可向同一种特定细胞分化,如软骨细胞、神经干细胞、内皮细胞等。
这些说明,不同来源的间充质干细胞在祖源上其实是一致的,由于所处部位的微环境不同,发生了一些细微的改变,但这些改变并不是对细胞的命运起决定性作用,二者仍可归为一类细胞。因此,如脂肪间充质干细胞的安全性与骨髓间充质干细胞的安全性是一致的,其对机体而言是安全的,不具备致瘤性。
因此,通过以上文献资料和实验数据的证明,对间充质干细胞临床应用无致瘤性风险持有怀疑态度的人可以放下心了。