台湾阳明大学李光申教授:从转化医学看肝脏疾病的细胞治疗

整理:赵成龙 2016-10-21 14:21 在线教育 来源:思达派 查看原文

打造.png

2016年9月21日,在由千人杂志举办的“2016精准医疗与未来医疗大会”上,来自台湾阳明大学的李光申特聘教授结合精准医学的概念,与大家分享了间充质干细胞在肝脏疾病治疗中的应用的一些工作。

整理:赵成龙


干细胞和细胞治疗在本世纪初的时候就已经在中国风风火火,很多研究机构、公司和医院都发现了其治疗效果,但其实我们都是知其然而不知其所以然,只有用精准医学的概念把作用机理弄清楚,细胞治疗才能继续前进。


间充质干细胞的潜力与难点



我工作二十多年来研究的题材是间充质干细胞(MSC, mesenchymal stem cells),它是来源于胚胎发育早期的中胚层和外胚层的一种多能干细胞,它最初在骨髓中被发现,具有多向分化潜能,可以分化成脂肪、软骨等。


间充干研究的难点在于它没有一个明确的标志物,所以不精准。从精准医学的概念来看,间充干的定义最早是用操作型定义操作出来的,比如最早美国的团队用了特定的血清来培养,用特定的表面抗原来鉴定,但是不同的实验室用同样的方法做出来的可能完全相反,因为间充干没有一个明确的标志物,做不到精准,这也是研究间充干的难点所在。经过世界上一些协会主要是ISCT的努力,最终在2006年定义出了所谓的最低标准。


间充质干细胞的获得与培养


在我自己的工作中,我认为首先必须要清楚地建立自己的分离平台,然后要清楚地定义一个细胞,所以用免疫学上很简单的被动靶向免疫方式。


问题在于,在思路上我不知道间充干是什么,但是我知道它不是造血干细胞,因此先将造血性细胞全部去除,比如带有CD3的T细胞、B细胞和红血球等。去掉之后我们在初步培养阶段用一个免疫学上常用的方法——限制稀释,在细胞培养板的每个孔里装入一个细胞,如果这个细胞是真正的干细胞,那么它就能长成一个细胞群。利用这样的思路,我们建立了自己的平台,它不但能从骨髓里取得间充干,也能从脐带血里取得间充干。


为了验证间充干是否参与三个胚层的发展,我们将培养成的囊胚植入代孕母体,然后用子代来看。但是问题是小鼠的胚胎在体外无法养到14.5天,因此我们将怀孕到14.5天的母鼠剖腹,将人成体间充干达到小胎鼠的腹腔内,然后再塞回子宫中缝合起来继续培养,到21天之后照样可以把小鼠生下来。将培养四个月后的小鼠处死,然后用PCR的方式来看人血清β2微球蛋白(β2-MG),用FISH技术看人DNA,来判断人成体间充干是否参与三个胚层的组织发展,结果证明了人体间充干具有向三个胚层分化的潜能。


我们不知道这个潜能有多大,因为体外培养很困难,要把间充干养成神经细胞、神经元,需要非常严格的控制条件。但是在这个过程中我们发现间充干参与了肝脏细胞的发展,如今用间充干治疗肝病在我国已经转化到了临床。


从间充干到肝脏细胞移植


从系统生物学到精准医疗,我们要做到格物致知,即将事物的机理搞清楚。用精准医学的概念来看干细胞分化成肝脏细胞,就是要研究肝脏细胞在人体内是怎么样的,它能表达什么蛋白,具有什么样的功能等。正常肝细胞能够制造白蛋白,摄取低密度脂蛋白合成胆固醇,已经证明间充干分化的肝脏细胞也具有这些功能;肝脏的重要功能是依靠CPY450来解毒,代谢有毒性的含氮废物,间充干分化的肝脏细胞能进行尿素循环,将代谢废物转化成水溶性的尿素从尿液排出体外;


从组织工程的角度来说,要加速间充干的应用,思路就是要利用脱细胞支架。肝脏移植手术在临床上已经非常成熟,关键是供体肝脏不够,肝脏的供者有限,如果肝脏那个不合格,也没有办法移植。但是如果能够把不好的细胞去掉,种上质量较好的肝细胞作为人工器官的替代来源。脱细胞的重点是把原来肝脏的细胞和DNA剥离干净,留下血管束和重要的蛋白,如1型蛋白和第四型胶原蛋白等。


脱细胞以后,再用生物反应性的概念将间充干种回去,继续在培养的环境里引导分化,做完肝糖染色、白蛋白表达的研究之后,发现干细胞种在三维细胞支架里面分化成肝脏的效率、白蛋白或尿素的表达效率等都比在平面二维培养更高。在过去大家都在研究信息传导等,用生化化学因子刺激细胞看他的反应,事实上一些物理因子的刺激都对细胞有着巨大影响。精准医学就是要考虑这些因素,为什么很多的细胞培养、药物筛选等都不成功,因为人体里面没有细胞是二维的,说明三维培养是有价值的。


我们也开发了一个12天就能把IPS细胞快速推向成熟的肝脏细胞的平台,加上三维平台我们可以做肝脏毒性的筛选,能够对药物上市前的临床试验产生很大的帮助。


本文根据本次大会上嘉宾的演讲内容整理而成,已经过嘉宾确认,个中观点不代表火石创造立场。

二维码.png

为您推荐: