選擇干細胞治療必須知道的.ppt

1、選擇干細胞治療必須知道的,王洪偉 ,中國生物醫(yī)學(xué)發(fā)展的大環(huán)境,國務(wù)院2006年發(fā)布國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（20062020年） 干細胞技術(shù)列為未來15年我們前沿技術(shù)的重要研究領(lǐng)域,衛(wèi)生部部長陳竺：中國是從事生物醫(yī)學(xué)研究最好的地方,陳竺談到自己對中國生物醫(yī)學(xué)科學(xué)和生物技術(shù)發(fā)展的思考，他認為這一領(lǐng)域要貫徹“創(chuàng)新、關(guān)鍵領(lǐng)域跨越發(fā)展、支持發(fā)展、引領(lǐng)未來”的發(fā)展戰(zhàn)略，提高以實證為基礎(chǔ)的決策水平；全面參與國家高技術(shù)園區(qū)和高技術(shù)工業(yè)區(qū)的活動，建立工業(yè)界與大學(xué)和研究機構(gòu)合作關(guān)系；提高不同研究項目間的合作機制；加強國際合作；建立國家級生命倫理委員會等等。,陳竺的成功之路,美國普林斯頓大學(xué)講席教授施一公

2、博士，他在介紹陳竺時說：“與我們很不同的一點是，他不僅是很好的科學(xué)家，而且是一位很好的醫(yī)生，這一點是很多科學(xué)家夢寐以求的。包括我在內(nèi)，很多人都希望自己的項目能轉(zhuǎn)化為臨床治療，但都沒有付諸實施。但陳部長做到了，他從治療中發(fā)現(xiàn)問題，并將之作為研究課題，又將研究工作轉(zhuǎn)化為治療方法，最有代表性的一項工作就是用組合方法治療一種非常難治的白血病，為中國衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展起到非常大的促進作用。我相信，在陳部長的領(lǐng)導(dǎo)下，中國的衛(wèi)生事業(yè)將會有一個新的起點?！?干 細 胞 研 究 在 中 國,紐約的Kline咨詢公司在一份關(guān)于中國醫(yī)藥/生物產(chǎn)業(yè)的授權(quán)策略和機遇的最新報告指出：“中國的科學(xué)家在干細胞研究上有許多突出的進展

3、。對比西方國家，中國文化使人們在使用胚胎干細胞方面存在較少的宗教和道德上的異議，同時政府在對學(xué)術(shù)、教育和治療方面對干細胞研究的資助也是不遺余力的?！?stem cell,干細胞產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機遇與前景,很有可能使中國在本領(lǐng)域做到全世界的第一； 極有可能使中國擁有如通訊產(chǎn)業(yè)中聯(lián)想、華為、中興等齊名的生物醫(yī)學(xué)龍頭企業(yè)； 整體提升中國的整體醫(yī)療水平；為中國可持續(xù)發(fā)展注入新的活力與希望。,中國干細胞的機遇與前景,中國干細胞的臨床應(yīng)用及神經(jīng)干細胞療效在世界領(lǐng)先,資料來源： 美國Business Communications Company的研究報告，2004年,干細胞醫(yī)療市場正處于早期階段， 其未來的發(fā)展空

4、間和潛力非常巨大。,巨 大 的 市 場 潛 力,市場增長迅速.,干細胞治療的部分國內(nèi)市場,疾病病名 患病人數(shù) 疾病病名 患病人數(shù) （百萬） （百萬） 帕金森氏病 10.5 糖尿病 41.6 阿爾茨海墨氏病 94 骨質(zhì)疏松癥 70 脊髓損傷 1.62 腫瘤 14.6 心血管疾病 240 嚴重?zé)齻?2.3 自身免疫性疾病 97.5 出生缺陷 10/年,國際的持續(xù)關(guān)注,2006年度諾貝爾化學(xué)獎授予美國科學(xué)家科恩伯格以表彰他對真核轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)所作的研究,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄可以控制干細胞向不同組織器官中的特異功能細胞發(fā)育。 所以要真正發(fā)揮干細胞在醫(yī)學(xué)上的全部潛力，移植干細胞用于治療各類疾病、引導(dǎo)其只向我們所需要

5、的細胞發(fā)育是關(guān)鍵，而理解轉(zhuǎn)錄過程則是必需的一步,再說干細胞,在正常人體組織中，每秒約有600萬新生的紅細胞替代相同數(shù)量死亡的紅細胞； 腸粘膜上皮每周需更新一次； 在特殊情況下(如損傷)，骨骼肌、肝臟等也可以再生得到補充。 所以，機體需要一群具有保持分裂、分化能力的細胞，稱為干細胞(Stem cell)。 所謂干細胞是一類未成熟、未分化的細胞群，具有再生各種組織細胞，甚至器官的潛在功能，醫(yī)學(xué)界稱之為“萬用細胞”。,從細胞談起,核仁 細胞核 粒腺體 微脂粒 粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高基氏體 細胞骨架 平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 粒腺體 濾泡 細胞質(zhì) 溶脢體 中心粒,細胞功能,細胞的成長與分裂, 30,000 個基因,生殖細胞

6、的形成,增殖,分化,干細胞的分化是不對稱的分離，當(dāng)一個變兩個的時候，其中一個能基本保留母體的個性，就像造酒的藥引似的，需要的時候，就可以隨時拿來提供源泉。,全能干細胞,全能干細胞只能通過胚胎獲取。受精卵在分裂期的早期, 尚未植入子宮之前, 會形成一個稱為囊胚的結(jié)構(gòu), 它由大約140 個左右的細胞組成。在囊胚內(nèi)部的一端, 有一個“內(nèi)細胞團”, 這個細胞群便是具有全部分化能力的胚胎干細胞集合。如果能將它們?nèi)〕? 做成細胞懸液, 在體外進行培養(yǎng), 就可以通過改變體外培養(yǎng)條件來探索胚胎干細胞向不同組織細胞分化的規(guī)律。,神經(jīng)營養(yǎng)因子,神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞正常功能的維持需要神經(jīng)營養(yǎng)因子(NTFs) 的作用

7、。神經(jīng)元是所有細胞中最容易受到缺血損害的細胞, 外源性使用神經(jīng)營養(yǎng)因子可以使敏感的神經(jīng)元受到保護。,動物實驗篇,干細胞在治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用,缺血性疾病 MSCs 可以通過其分泌的細胞因子改善鼠的缺血性疾病的功能。 Kazuhiko 等利用轉(zhuǎn)染了BDNF 基因FPRGD 載體的MSCs 進行研究,證實在大腦中動脈梗死模型中具有明顯的功能恢復(fù)作用。 出處： Kurozumi K,Nakamura K,Tamiya T, et al . BDNF gene2modified mesenchymal stemcell s promote functional recovery and reduc

8、e infarct size in the rat middle cerebralartery occlusion modelJ.Mol Ther,2004,9 (2) :1892197.,腦、脊髓外傷 MSCs 通過第四腦室或腦脊液途徑注入會促進腦脊髓損傷的修復(fù)。Song 等1 發(fā)現(xiàn)MSCs 體外培養(yǎng)釋放的腦鈉素(brain natriuretic peptide ,BNP) 與生理水平相當(dāng), MSCs 通過釋放BNP 和相關(guān)的血管活性因子可以減輕水腫,降低顱內(nèi)壓,改善腦灌注。將MSCs 植入到挫傷型脊髓損傷的空腔促進了空腔的修復(fù)和形態(tài)學(xué)的改變以及軸突的生長2 。MSCs 植入空腔后保護了受

9、體的組織和白質(zhì)而具有神經(jīng)保護作用。Lu 等3 發(fā)現(xiàn)過表達BDNF 的MSCs 會明顯增強軸突的再生,52羥色胺能神經(jīng)元和脊髓感覺柱的軸突的再生。 出處：1 Song S , Kamath S ,Mosquera D , et al . Expression of brain natriuretic peptide by human bone marrow stromal cells J . Exp Neurol ,2004 , 185(1) :1912197. 2 Neuhubera B ,Timothy Himesa B ,Shumskya JS , et al . Axon growth

10、and recovery of function supported by human bone marrow stromal cells in theinjured spinal cord exhibit donor variationsJ.Brain Res,2005, 1035(1) :73285. 3 Lu P , Jonesa LL , Tuszynskia MH. BDNF2expressing marrow stromal cells support extensive axonal growth at sites of spinal cord injuryJ . Exp Neu

11、rol ,2005 ,191 (2) :3442360.,神經(jīng)干細胞治療脊髓損傷,加州大學(xué)歐文分校研究人員在新一期美國國家科學(xué)院學(xué)報上發(fā)表論文說，此前的研究已證實胚胎干細胞能修復(fù)受損的神經(jīng)組織，而這一最新成果證明，屬于成體干細胞的神經(jīng)干細胞也具有同樣的功能。 研究人員發(fā)現(xiàn)，脊髓受損的實驗鼠在注射人類神經(jīng)干細胞之后天，行走能力就得到改善。作為對照，另一組實驗鼠沒有接受注射，而第三組實驗鼠注射了人類纖維原細胞，結(jié)果都沒有出現(xiàn)好轉(zhuǎn)。,在進一步的實驗中，脊髓嚴重受損而部分癱瘓的實驗鼠在接受人類神經(jīng)干細胞注射后，已能依靠后肢爬行，而且后肢運動比較協(xié)調(diào)，而對照實驗鼠沒有類似的改善。接受人類神經(jīng)干細胞移植的

12、實驗鼠，運動機能的改善至少持續(xù)了個月。但是，當(dāng)研究人員為實驗鼠注射只殺死人類細胞的白喉毒素后，它們馬上又回到部分癱瘓狀態(tài)，這表明是人類神經(jīng)細胞治好了它們的傷病。,對實驗鼠的解剖顯示，人類神經(jīng)干細胞移植到它們體內(nèi)后，分化成了少突膠質(zhì)細胞和新的神經(jīng)元細胞。 其中新生的神經(jīng)元細胞提高了實驗鼠受損的神經(jīng)元細胞之間的“通信聯(lián)系”；而少突膠質(zhì)細胞分泌髓磷脂，髓磷脂是神經(jīng)纖維表面的髓鞘的組成物質(zhì)。髓鞘不僅能像電線塑料皮一樣保護“神經(jīng)電線”不致短路，同時還能加速神經(jīng)信號的傳導(dǎo)。一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如多發(fā)性硬化癥就是由于髓鞘缺失導(dǎo)致的。髓磷脂的分泌改善了脊髓受損實驗鼠神經(jīng)纖維間的絕緣性，使神經(jīng)纖維中的生物電不“亂

13、竄”，提高了實驗鼠的運動協(xié)調(diào)能力。,在腦外傷方面,Lu 等把人臍血細胞經(jīng)靜脈移植于外傷性腦損傷的大鼠體內(nèi)后發(fā)現(xiàn),臍血細胞顯著地降低大鼠的運動和神經(jīng)功能缺陷。這些細胞優(yōu)先進入損傷側(cè)腦實質(zhì),富集于損傷邊緣區(qū)并表達NeuN 、MAP-2 和GFAP , 部分臍血細胞還整合到損傷邊緣區(qū)的血管壁中。結(jié)果提示,除分化為神經(jīng)細胞外,臍血細胞還可能在分泌營養(yǎng)性因子、促進血管再生和清除自由基等方面促進損傷的恢復(fù)。 Lu D , Sanberg PR , Mahmood A , et al. Intravenous adminis2 tration of human umbilical cord blood re

14、duces neurological def2 icit in the rat after traumatic brain injuryJ . Cell Transplant , 2002 , 11(3) : 275 -281.,在脊髓損傷方面,Sporta 等1 將臍血單個核細胞經(jīng)靜脈移植于脊髓壓傷的大鼠模型內(nèi)。5d 后,移植組即有明顯的功能改善。移植細胞多聚集于損傷區(qū)周圍,但細胞形態(tài)并非是典型的膠質(zhì)細胞或神經(jīng)元形態(tài),而仍然保持圓形。作者由此推論,臍血細胞在移植處分化為神經(jīng)細胞不足以解釋神經(jīng)功能的恢復(fù),臍血細胞分泌的營養(yǎng)因子可能起到了更重要的作用。 Zhao等將磁柱分選的臍血CD34 + 細

15、胞和骨髓MSC 直接移植到脊髓半切大鼠模型的損傷區(qū)周圍,發(fā)現(xiàn)兩組大鼠的神經(jīng)功能均有明顯改善, 但前者較后者在移植后7d 和14 d 的功能改善更為明顯2 。這表明臍血在促進脊髓損傷的功能恢復(fù)方面,比骨髓MSC 發(fā)揮作用的時間窗要早。 1 Saporta S , Kim JJ , Willing AE , et al. Human umbilical cord blood stem cells infusion in spinal cord injury : engraftment and beneficial influence on behaviorJ . J Hematother Stem

16、 Cell Res , 2003 , 12(3) : 271 -278. 2 Zhao ZM,Li HJ ,Liu HY, et al. Intraspinal transplantation of CD34 + human umbilical cord blood cells after spinal cord he2 misection injury functional recovery in adult rats J . Cell Transplant , 2004 , 13(2) : 113 -122.,神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病 MSCs 注入腦內(nèi)后表達多巴胺能神經(jīng)元用來治療帕金森病 。將酪

17、氨酸羥化酶( TH) 基因腺相關(guān)病毒載體轉(zhuǎn)染到MSCs 中,MSCsPTH 基因在植入點表達,且多巴胺的水平會明顯增高。MSCs 的治療可以緩解尼曼-皮克病的小腦內(nèi)炎性反應(yīng),明顯的減少尼曼-皮克病的少突膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞的活化。巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF) 和小膠質(zhì)細胞的活化也會由于MSCs 的植入而下調(diào)。 出處：Li Y,Chena J ,Wanga L , et al . Intracerebral transplantation of bone marrow stromal cells in 12methyl242phenyl 21 ,2 ,3 ,62tetrahydropyri

18、dine mouse model of Parkinsonsdisease J.NeurosciLett,2001,316(2) : 67270.,在腦梗死方面,將富含CD34 + 細胞(77.2% 95 %) 的臍血細胞移植于短暫大腦中動脈閉塞(MCAO) 的大鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn),僅有一小部分細胞表達神經(jīng)細胞表型,而神經(jīng)功能恢復(fù)在移植后幾天就可以出現(xiàn),提示臍血細胞還可能通過刺激內(nèi)源性大腦修復(fù)機制而發(fā)揮作用1 。也有實驗比較了股靜脈和紋狀體兩種移植方式,結(jié)果發(fā)現(xiàn),經(jīng)股靜脈移植較紋狀體內(nèi)移植對MCAO 的功能恢復(fù)更有效2 ,這也是臍血細胞優(yōu)于其他移植物的一個優(yōu)點。 1ChenJL,SanbergPR,L

19、i Y, et al. Intravenous administration model of amyotrophic lateral sclerosis : distribution , migration , of human umbilical cord blood reduces behavioral deficits after and differentiationJ . J Hematother Stem Cell Res , 2003 , 12 stroke in ratsJ . Stoke , 2001 , 32(11) : 2682 -2688. (3) : 255 -27

20、0. 2 Willing AE , Lixian J , Milliken M , et al. Intravenous versus 22 Buzanska L , Stachowiak E , Stachowiak M , et al. Neural stem intrastriatal cord blood administration in a rodent model of cell line derived from human umbilical cord blood2morphologi2 strokeJ. JNeurosciRes,2003,73(3):296-307.,利用

21、干細胞治療缺血性腦損害有兩種方法。,一種方法是指激活位于海馬DG 或尾狀核的SVZ 區(qū)域的內(nèi)源性干細胞。Craig 等人的研究表明EGF 注入到成年小鼠腦室導(dǎo)致室管膜下細胞從側(cè)腦室壁移行到臨近的腦實質(zhì)。Kuhn等人發(fā)現(xiàn), 腦室內(nèi)注射bFGF或EGF 后在嗅球位置發(fā)現(xiàn)神經(jīng)結(jié)構(gòu)的再生。這種現(xiàn)象被認為是缺血損傷后干細胞被激活的表現(xiàn)。NTFs 可以進一步加強缺血后所產(chǎn)生的干細胞的自發(fā)激活。 另一個方法是移植來源于胚胎或成年腦的干細胞, 甚至是胚胎干細胞直接移植到腦受損的部位。分別采用這兩種方法的移植均看到了可喜的效果。 CraiCG, TropepeV, Morshead CM, et al. In

22、vivo growth factor ex2 pansion of endogenous subependymal neural precursor cell populations in the adult mouse brain. J Neurosci, 1996, 16: 2649 -2658. KuhnHG, WinklerJ, KempermannG, etal. Epidermalgrowthfac2 tor and fibroblast growth factor -2 have different effects on neural pro2 genitors in the a

23、dult rat brain. J Neurosci, 1997, 17: 5820 -5829. Flax JD, Aurora S, Yang C, et al. Engraftable human neural stem cells respond to developmentalcues, replace neurons, and expressfor2 eign genes. Nature B iotechnology, 1996, 16: 1033 -1039. V iscovi AL, Parati EA, Gritti A, et alIsolation and cloning

24、 of mul2 tipoential stem cells from the embryonic human CNS and establshment of transp lantable human neural stem cell lines by ep igenetic stimulation. Exp Neurol, 1998, 156: 71 -83.,神經(jīng)退行性疾病,在神經(jīng)退行性疾病方面,經(jīng)靜脈移植臍血細胞到肌萎縮側(cè)索硬化(ALS) 的小鼠后,發(fā)現(xiàn)臍血細胞可將疾病的發(fā)生延緩23 周,并延長了患病小鼠的壽命。在腦和脊髓運動神經(jīng)元損傷區(qū)域內(nèi),移植細胞可存活1012 周,部分細胞表達神

25、經(jīng)標志物NSE 、TUJ1 和GFAP 。該實驗還表明,臍血細胞分化、替代損傷的神經(jīng)元可能不是損傷修復(fù)的惟一機制, 還可能通過分泌營養(yǎng)因子和調(diào)節(jié)自體免疫過程來實現(xiàn)神經(jīng)保護功能。 Garbuzova2Davis S , Willing AE , Zigova T , et al . Intravenous 33. administration of human umbilical cord blood cells in a mouse calandfunctionalpropertiesJ.JNeurochem,2003,85(2):,其他的疾病 Zhang 等應(yīng)用MSCs 治療亞急性硬化性全腦

26、炎,顯示脫髓鞘和血管周圍炎性細胞的浸潤得到了明顯的抑制,其機制可能是MSCs 刺激了少突膠質(zhì)細胞增生和提高了BDNF 的表達。 出處：Zhanga J ,Lia Y,Chena J , et al . Human bone marrow stromal cell treat2ment improves neurological functional recovery in EAE miceJ . Exp Neurol ,2005 ,195 (1) :16226.,臍帶血,臍血是胎兒出生時臍帶內(nèi)及胎盤近胎兒側(cè)血管內(nèi)血液，是胎兒血液循環(huán)的一部分。 研究表明,臍血干/祖細胞含量豐富,占有核細胞的0.

27、98 % ,是造血、內(nèi)皮、間充質(zhì)和神經(jīng)等多種干祖細胞的豐富來源。 NayarB,GMKRaju,DDeka.Hematopoietic stem P progenitor cell haversting form umbilical cord bloodJ. IntJ GynecolOb2 stetr , 2002 , 79 :31 -32. 在臍血細胞中造血和神經(jīng)干細胞標志的共表達以及間充質(zhì)干細胞的存在說明臍血中含有多能干細胞。多能干細胞的存在為臍血在造血、血管、神經(jīng)等多系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 臍血作為胎兒血液循環(huán)的一部分，既具有較為原始、多分化潛能和較強增殖能力的優(yōu)點，又無形成畸胎瘤

28、的危險，已成為組織工程和細胞移植的理想選擇。,臍血具有來源豐富、采集方便且無倫理學(xué)問題等優(yōu)點，其中不但含有豐富的造血干細胞，而且還含有可向多種組織分化的多潛能干細胞，是合適的細胞進行移植以代替受損的神經(jīng)細胞修復(fù)神經(jīng)損傷。 在特定的誘導(dǎo)條件下，臍血干細胞能夠出現(xiàn)類似神經(jīng)細胞樣的形態(tài)學(xué)變化，并表達不同神經(jīng)發(fā)育標志以及電生理特征：在動物體內(nèi)實驗中，臍帶血細胞能定向遷移至受損神經(jīng)組織并存活，改善神經(jīng)損傷后遺癥。 臍血干細胞為一種有效的細胞資源，應(yīng)用于人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的細胞替代治療以及神經(jīng)保護與支持。,臍帶血的臨床應(yīng)用,自1988年首例臍血移植成功以來，迄今為止已有超過6 000例兒童及成人接受了同

29、胞或無關(guān)臍血移植（CBT ）。,臍帶血臨床應(yīng)用的優(yōu)勢,來源豐富,易于獲得; 采集方便,對供者無痛苦; 臍血細胞免疫源性較弱,能耐受更大程度上的HLA 配型不符,異體移植后免疫排斥反應(yīng)發(fā)生率低、程度較輕; 干細胞含量高,細胞原始,能在移植部位更好的存活、增殖、分化和整合,發(fā)揮細胞移植替代病變組織的功能; 臍血是易于擴增的MSC 的良好來源; 目前已有臍血源神經(jīng)干細胞系建立,可為神經(jīng)系統(tǒng)細胞移植治療提供充足的細胞來源; 臍血中同時存在內(nèi)皮干/祖細胞等原始細胞,有益于損傷部位的血管重建和血運改善,發(fā)揮輔助修復(fù)的功能; 臍血細胞還有可能通過分泌營養(yǎng)因子、調(diào)節(jié)自體免疫來實現(xiàn)神經(jīng)保護和修復(fù)功能; 可利用其對神經(jīng)損傷的趨化作用,以對臍血細胞轉(zhuǎn)染神經(jīng)營養(yǎng)因子(如BDNF、NT-3和GDNF等),使之成為基因治療的載體細胞,發(fā)揮靶向治療作用; 可通過靜脈輸注方式移植,并表現(xiàn)出良好的向病變區(qū)域遷移與整合的特征,較其他細胞的需中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)直接移植更易接受。,骨髓間充質(zhì)干細胞,骨髓間充質(zhì)干細胞具有分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的能力。 但是，骨髓源細胞有較高的病毒感染危險，且隨著年齡增長其細胞數(shù)量和增殖、分化能力也顯著下降，較難滿足臨床需求。,臨床研究篇,臍帶血干細胞治療腦癱,摘要：作者認為來源于臍帶血中的干細胞/祖細胞安全、有效治療各種腦損傷和腦病疾病。2004年，基于父母的觀察、全面問卷，對接受臍