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深入研究干细胞治疗 推动我国大健康发展

2017-07-26 22:29:14 中国经济时报 

    本报记者 张孔娟 陈云

  随着我国居民收入水平不断提高,消费结构升级步伐不断加快,人们对生活质量的要求日益提高,以及人口老龄化带来的健康服务需求增长,大健康产业将面临广阔的市场。我国大健康产业由医疗性健康服务和非医疗性健康服务两大部分构成,已形成了四大基本产业群体,以医疗服务机构为主体的医疗产业,以药品、医疗器械以及其他医疗耗材产销为主体的医药产业,以保健食品、健康产品产销为主体的保健品产业,以个性化健康检测评估、咨询服务、调理康复、保障促进等为主体的健康管理服务产业。与此同时,我国大健康产业的产业链正在逐步完善,新兴业态不断涌现,健康领域新兴产业包括养老产业、医疗旅游、营养保健产品研发制造、高端医疗器械研发制造、菌种组群研发于社会老龄化群体的应用、干细胞研发存储及应用等。

  近年来,我国在干细胞领域的研究与应用成为全球大健康领域的热门话题,在围绕干细胞抗衰和精准医疗方面,再生医学的干细胞存储和干细胞培殖和干细胞抗衰功能及我国目前干细胞科技事业的发展现状及前景、产业化已经呈现前沿动态,包括医学美容产业发展也是如火如荼。2017年6月,中国生物技术发展中心公布了“第三波”国家重点研发计划2017年度拟立项项目。备受瞩目的“干细胞及转化研究”重点专项共计拟立项达43项。2017年7月7日至10日,中国干细胞第七届年会“干细胞研究与转化——破冰之旅”举行,干细胞联盟也在此期间正式成立,这标志着我国西北五省区(宁夏新疆甘肃陕西、青海)进入细胞治疗产业。

  从15年前克隆羊Dol l y的革命性突破、2012年英国科学家Gurdon和日本科学家Yamanaka的细胞重编程成就获诺贝尔生理学/医学奖,以及其他多项突破性进展,干细胞技术突飞猛进。通过与各种新型生物技术的结合,包括表观遗传学分析、基因组分析、单细胞测序等技术的运用,干细胞生物学已取得了一系列的新发现新证据,甚至使得整个生物学和医学的一些传统认识产生动摇和颠覆。同时,诸如3D细胞培养技术、生物材料技术等方面的发展,也大大加快了干细胞的实际应用。干细胞技术作为生物技术领域最具发展前景和后劲的前沿技术,形成了再生医学的核心和驱动力,具有不可估量的医学价值和诱人的应用前景;干细胞研究及其转化应用为许多重大疾病的有效治疗提供了新的思路和工具,不仅可以用于组织器官的修复和移植治疗,还将促进基因治疗、基因组与蛋白质组研究、系统生物学研究、发育生物学研究、新药开发与药效、毒性评估等领域的发展,具有巨大的社会效益和经济效益。目前,干细胞及其相关转化医学已成为各国政府、科技和企业界高度关注和大力投入的重要领域,也是代表国家科技实力的战略必争领域。但相关的研究仍以个案研究为主,研究方向较为分散。而我国细胞治疗法规政策目前正在模糊探索阶段,相关市场也仍未达到成熟阶段,相关产业从技术面、临床转化到产业化都有很大的开发空间。我国人口众多、人口逐渐老龄化,对再生医学存在巨大需求。因此,借鉴国际干细胞研究经验,快速提升我国干细胞基础和应用研究水平,加快产业化进程将对我国未来发展具有重要意义。

  事实上,我国早在20世纪60年代就开始了骨髓干细胞移植方面的研究,1992年我国第一个骨髓移植非亲属供者登记组在北京成立,“中华骨髓库”正式接受捐赠,迄今为止,研究和应用最多的也仍然是造血干细胞:2002年,北京建立了脐带血干细胞库。可以说,从上世纪90年代后期以来,干细胞研究就一直受到我国政府和科技界的高度关注。科技部发布的《干细胞研究国家重大科学研究计划“十二五”专项规划》指出,“以干细胞治疗为核心的再生医学,将成为继药物治疗、手术治疗后的另一种疾病治疗途径,从而将会成为新医学革命的核心”,实际上也反映了我国政府对干细胞研究和干细胞治疗的基本认识。

  目前,深圳在免疫细胞治疗和干细胞治疗两大领域皆因其革命性应用前景和潜在市场成长而在生物领域异常亮眼。特别是随着技术的进步,细胞治疗产业从单纯细胞存储服务开始向治疗领域拓展,相关研究进入多元化发展阶段,从全球专利布局和临床试验数来看,全球细胞治疗领域都处于相当活跃的状态。尤其是深圳近两年细胞治疗特别是免疫细胞治疗方向企业数量成指数增长,在整体实力上,与北京、上海等不相伯仲。

  而为了更好地研究干细胞治疗,我们需要详细了解干细胞到底是什么?

  一、造血干细胞的起源。经典学说认为,在胚胎的发育过程中,造血发生由卵黄囊、肝脏、脾脏最后到骨髓。在成体,造血发生主要在骨髓、脾脏和胸腺。血细胞发育的最早阶段,发生于卵黄囊的血岛处。在小鼠胚胎7.5天(人胚16天)造血首先见于胚外的卵黄囊血岛,血岛中央的细胞分化为最早的造血干细胞,它们是由胚外中胚层的原始生殖细胞(pr imor dial ger m cel l s,PGCs)分化而来的,在血岛血循环中,第一个可辨认的造血细胞出现在8-9天。当胚体建立循环后,造血干细胞经血流迁入胚肝,肝脏取代卵黄囊成为造血的主要组织;到出生后,这一位置又移到了脾脏和骨髓。骨髓是终生造血器官,是造血细胞的主要产生地,造血干细胞主要存在于红骨髓。骨髓的造血微环境由骨髓基质细胞、细胞外基质和各种生长因子共同组成,是造血干细胞维持最佳功能状态的“壁龛”(niche),造血干细胞在骨髓的造血微环境中宿居、增殖、分化,以维持造血组织的功能和血细胞数量的恒定。

  二、造血干细胞的生物学特性。造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源,存在于骨髓、外周血和脐血中,具有自我更新能力、高度增殖能力、多向分化潜能。

  1.自我更新能力。正常情况下,肝星状细胞(HSC)经过不对称性有丝分裂形成两个子代细胞。其中一个仍维持造血干细胞的全部特征,即自我更新(sel f-r e? newal)。自我更新使得干细胞池的大小(干细胞数量)和质量维持不变,因而又称为自我维持(sel f-maintenance)。另一个子细胞在有丝分裂过程中特征发生改变逐渐走向分化的途径,成为不同谱系的祖细胞、前体细胞和成熟的血细胞,替代消耗或者衰老的细胞,从而维持循环的各种血细胞的数量。

  2.高度增殖潜能。在骨髓中,HSC约占骨髓细胞的0.05%,且大多数处于G0期。正常生理情况下,仅需不足10%的HSC处于增殖状态就足以维持机体恒定造血。放、化疗造成造血细胞群明显耗竭或在某些细胞因子和HSC动员剂等因素作用下,HSC能大量地分裂,从而有更多的HSC进入细胞周期。

  3.多向分化潜能。HSC不仅可分化为各系统的血细胞系,如红细胞系、粒细胞系、单核-吞噬细胞系、巨核细胞系以及淋巴细胞系,还具有可塑性,可向某些非造血细胞转化,如神经细胞、骨骼肌细胞、肝脏细胞、血管内皮细胞以及多种组织的上皮细胞等。

  三、造血干细胞的表面标志。HSC存在着不同发育阶段、数量极少、体积较小、比重较轻、形态相似,没有特异的形态学特征,至今仍不能单从形态学上来识别。因此,要对HSC进行研究,首先必须能把它从造血组织中分离出来。最常用的方法就是利用HSC表面的标志蛋白对其进行分离。

  四、造血干细胞的临床应用。造血干细胞移植可用于治疗各种恶性血液病、肿瘤、遗传性疾病、重度放射病及重症联合免疫缺陷等疾病,如一些血液病或实体瘤大剂量化疗和放疗后出现造血障碍时,补充造血干细胞可以促进造血功能的重建。而目前市面上采集造血干细胞的有两种主要方法1.抽取骨髓造血干细胞:捐献者在全身麻醉或局部麻醉的情况下,从捐献者髂骨中抽取骨髓血。2.从外周血中采集造血干细胞:捐献者在注射动员剂后,进行血液成分单采术,从捐献者手臂静脉处采集造血干细胞。

  这两种方式采集的造血干细胞数量极少,且容易造成患者失血过多,能够用于治疗的造血干细胞极少。如果从异体采集、移植,又极容易造成免疫排斥,不利于患者治疗。

  历时19年,在Thomas Lin博士的研究下,造血干细胞生产技术终于迎来重大突破。“百年春”自体造血干细胞以血液有核细胞等体细胞作为原始材料细胞,应用自体造血干细胞专利配方进行体外孵育,激活了它们的造血干细胞记忆,6天时间内生产出数亿的自体造血干细胞。该生产技术具有原料细胞来源丰富、取材方便快捷、干细胞生产稳定性好、数量高、纯度高、生产速度快的显著优点。

  五、造血干细胞的体外扩增。输入的造血干细胞的数量多少,是影响造血干细胞移植成功率的因素之一,例如成人输用造血干细胞一般要求1-4×106/kg体质量,而每份脐血的含量仅在106级别,因此目前一般只用于儿童。临床应用表明输人的量越大,成功移植率越高。所以“百年春”造血干细胞技术的突破,是临床医学上的重大创举。

  

(责任编辑:李佳佳 )
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