從基礎到臨床：“器官再生夢”正在成真

文章來源：科技日報

顯微鏡下有一群發亮的細胞。那是從尿液中提取的上皮細胞，一模一樣的梭型，密密地黏靠在一起；它們中間的一團小球，就是人們想獲得的幹細胞。就好像在擁擠的青蛙群中，變出了一團蝌蚪。這些“蝌蚪”就是再生醫學的起點。

中科院廣州生物醫藥與健康研究院院長裴端卿用尿液細胞轉化的幹細胞，成功發育成神經組織和牙齒組織，被近期的國外學術刊物評論為“距離臨床最近的可移植細胞”。

“尿液幹細胞”的成功，使得廣州所的名聲超出了專業領域。“媒體報導了‘再生牙’后，有很多病人找上門來，希望做臨床實驗志願者。”中科院廣州生物醫藥與健康研究院的一位工作人員，“我們只能耐心解釋：這項研究還沒到臨床階段。”

幹細胞好比種子，可以生長出器官甚至整個人體。如果人類掌握了幹細胞再生器官的辦法，就可將它移植到體內，克服許多頑疾。不過實現這一點非易事。首先，批量生安全的幹細胞就是一大挑戰。中國人離這個目標只差一步。

離臨床最近的幹細胞

11月，廣州生物醫藥與健康研究院的實驗樓裏，年輕的科學家們，正在給他們的幹細胞“施肥澆水”，好讓它們日益擴增。

由裴端卿團隊培育的幹細胞分化成的神經元和膠質細胞，移植給老鼠，能融合進老鼠的大腦；不僅如此，這種幹細胞還可以在老鼠的腎臟組織環境中生長出牙齒組織。

這種潛力十足的幹細胞，來源很特殊：從尿液中得到上皮細胞，導入一些因子，通過特殊的誘導培養基，將它轉變成了神經幹細胞。

“這項實驗的基礎，是我們之前發表的一項成果。”裴端卿。2007年，他們用顯微鏡觀察發現，纖維細胞重編程變回幹細胞的過程中，有一個細胞從分離孤立到互相黏連的階段。他們敏地聯想：它們或許先得變成上皮細胞，才能變成幹細胞？

2010年，裴端卿團隊證實，間質—上皮轉化過程（MET）啟動了體細胞重編程為多能幹細胞的過程，這也是當年幹細胞領域一大發現。由此，一條新道路顯現了：讓上皮細胞直接轉化為幹細胞。

“上皮細胞只在很多組織的最表層。剝一片細胞很難的。我們試過在腦膜裏提取，但質量不如尿液細胞。”裴端卿，“我想不出除了尿液外，哪裏還能取到那麼純的上皮細胞。”

尿液中的上皮細胞來源還不太清楚（或許是腎臟），它們很健康，有活力，可以成功地轉化為神經幹細胞。盡管尿液幹細胞變成牙齒組織，不等於可以臨床移植牙齒，但它意味幹細胞療法向臨床前進了一大步。

建一個幹細胞工廠

成人體內普遍的幹細胞，任務是修補人體的損傷，正因為有了它，傷口才能愈合。成體幹細胞只能定向變化，沒有胚胎幹細胞那麼“全能”，但它更有希望應用在治療中。

成體幹細胞散居在血液、肌肉、皮膚、消化道、肝、肺、腦和脊髓裏，但除了血液幹細胞，其他種類難以搜集——醫生們不可能把器官切下一塊兒來，慢慢翻揀。何況幹細胞與一般細胞模樣几乎無區別。

裴端卿團隊另辟蹊徑，使得一文不值的尿液，成了幹細胞的寶庫。不僅如此，用尿液細胞轉化幹細胞，也比傳統的重編程辦法安全。

諾得主山中伸彌開發的重編程技術，利用病毒將基因插入細胞染色組，因此改變了宿主的DNA，得到的幹細胞有致癌風險。而中國人將尿液細胞轉化為幹細胞，用到的載體工具不是病毒，不會改變幹細胞的基因。

“現在看起來，我們的辦法是最方便的。得到的神經幹細胞，生質量過關的話，就可以做臨床研究。”裴端卿，“我們正在建設GMP車間。這意味，將來從我們這裏生出的幹細胞，可以直接臨床使用。”

裴端卿所的GMP車間，是一個符合藥品生質量管理規範的臨床治療性幹細胞製備平台。如果現在的實驗室是小作坊，未來則將有一個大工廠。標準化的幹細胞品，將大大便利臨床研究和應用。這是因為中國人找到了一條新路徑。

修復人體器官，中國原創貢獻

2014年7月，中國的再生醫學研發邁出關鍵一步，初步實現組織器官再生的夢想：世界上第一例用再生材料修復子宮內膜的媽媽，在南京下了孩子。

中科院遺傳與發育生物學研究所的戴建武團隊，從病人的骨髓中抽取幹細胞，將其附在一張膠原蛋白膜上，並移植到患者子宮內壁，引導受損內膜再生。3到5個月后就可修復成功。這種技術在2014年幫助5名患者懷孕和子。

中國不孕患者中，有三分之一左右是由於子宮內膜損傷。受損子宮內膜出現明顯的瘢痕化供血不足，造成胚胎無法在子宮內膜上床。而戴建武團隊在清除瘢痕后，用可降解的生物支架結合幹細胞，用支架材料的孔隙和幹細胞的分化功能，成功再生血管組織，治療了這一“症”。

用類似的機理，戴建武團隊今年初還做了5例脊髓修復手術，首次嘗試了用神經再生膠原支架復合幹細胞移植修復脊髓損傷的臨床研究。術中植入體內的，也是以膠原蛋白為基質的神經再生膠原支架，支架內注入了“間充質幹細胞”。這種細胞可自我更新和多向分化，獲取簡單，體外易培養，還能分泌大量神經營養因子。科學家希望幹細胞能發育成神經並連接起來，恢復脊髓的功能。

脊髓修復實驗還在進行中，戴建武團隊為再生醫學指出了一個充滿希望的方向。這也是中國在幹細胞治療領域的又一項原創貢獻。

幹細胞治療方興未艾，中國將加力趕超

雖然多項基礎研究領先世界，但在代表幹細胞與再生醫學前沿的多能幹細胞轉化應用上，中國還較為欠缺；此外，中國與幹細胞治療相關的技術規範、標準、倫理等研究相對滯后，特別是缺乏像廣州所這類從事幹細胞質量控制和標準研究的隊伍。

本世紀初，幹細胞就普遍被認為將帶來人類醫學的革命。目前全球有超過700家公司正在開展幹細胞及轉化醫學相關的研究。國際上也已有8種幹細胞藥物或技術獲批上市並應用於臨床，但距離真正意義上的細胞替代修復尚有距離，國內從事中游幹細胞治療研究和幹細胞藥物研發的企業數量近年來劇增。迄今，已有一些研究者用神經幹細胞移植，治療腦缺血性疾病、腦出血性疾病、中樞神經系統創傷、中樞神經系統脫髓鞘疾病、中樞神經系統慢性退變性疾病（帕金森病、亨廷頓病和阿爾茨海默病）以及中樞神經系統腫瘤等疾病。

未來幾年，中國將研發並建立生主要細胞類型、生物材料及生物人工器官的關鍵技術和系統，建立幹細胞及相關品的質控標準，結合系統的臨床前評估。另外，通過以上技術和方案獲得幹細胞及再造器官並用於治療的安全性、有效性，也需要得到確認。針對重大疾病的治療，中國將建立相應的臨床研究和應用規範，加快科研成果應用，整體提升幹細胞及轉化醫學的實力。