图片来源：pixabay

撰文 汤波

编辑 李娟

当人体某些组织细胞受损，如果无法再生，可能引发组织器官严重病变，如老年性黄斑变性、脊椎损失、帕金森症等。对于大多数类似病变，医生们往往无计可施，但是最近基于胚胎干细胞或诱导多能干细胞（iPS细胞）的临床试验陆续开展，可能为这些病变的治疗带来新的希望。

iPS细胞疗法首被证明安全

3月16日，著名的《新英格兰医学杂志》发表了日本理化研究所（RIKEN）科学家高桥雅代（Masayo Takahashi）团队的研究成果，该团队利用来源于患者自身的iPS细胞，对一名患有黄斑变性的老年女性患者进行视网膜下移植手术，这是世界上第一例iPS细胞治疗临床试验。

老年性黄斑变性是一种主要的致盲性眼病，随着年龄增长，患病风险加大，一旦发生病变，会出现视力下降、眼前黑影、视物扭曲变形、甚至失明。目前全球约有2000多万人罹患老年性黄斑变性，是继白内障、早产儿和青光眼之后的第四大致盲原因。

图1. 黄斑变性易导致失明（图片来源：Nature）

从主要症状来看，老年性黄斑变性可分为萎缩型（干性）和渗出型（湿性），萎缩型约占85%，一般来说视力不会明显下降，常见症状为轻度视物模糊，而渗出型只约占15%，但是大多会引起视力的严重障碍，即视觉中心会出现一个较大的黑斑，在视力完全丧失病例中约占90%。其致病原因主要是视网膜色素上皮细胞（RPE细胞）受损，异常的新生血管在视网膜下生长，引起视网膜出血、水肿及视网膜组织的破坏，最终引起视力的快速丧失。随着胚胎干细胞技术和iPS细胞技术的发展，有科学家提出利用干细胞分化出RPE细胞，将RPE细胞移植到患者视网膜下，以替代受损的细胞，从而治疗黄斑变性等眼病。

图2. 正常视觉效果和黄斑变性患者视觉效果对比（图片来源：Wikimedia）

2012年，发明iPS细胞技术的日本科学家山中伸弥教授获得诺贝尔生理与医学奖，原计划利用人胚胎干细胞分化RPE细胞治疗黄斑变性的高桥雅代教授，改变了研究思路，决定与山中伸弥教授合作，从一名77岁新生血管性老年性黄斑变性患者上臂取下一小块皮肤组织，在实验室培养出皮肤成纤维细胞，加入一些表达调控因子，将皮肤细胞诱导生成iPS细胞，再通过另外一些调控因子，进一步分化成视网膜色素上皮细胞。之后，研究人员向日本卫生当局提交了干细胞治疗黄斑变性的临床试验申请，最终得到批准。

图3. 积极开展老年性黄斑变性干细胞治疗的高桥雅代教授（图片来源：RIKEN网站）

采用患者自体的iPS细胞，主要为了避免异种细胞移植手术中可能存在的免疫排斥。在进行人体实验之前，高桥雅代团队先在猴子身上进行了动物实验，将猴子iPS细胞产生的RPE细胞移植到免疫匹配的猴子眼睛中，没有产生严重的免疫排斥反应和其它副作用。

2014年，高桥雅代团队对这名患者实施RPE细胞视网膜下移植手术，在去除异常的新生血管膜之后，将iPS干细胞分化产生的RPE细胞移植到患者的右眼视网膜内，结果患者的右眼中出现大量RPE细胞。高桥雅代团队的这一研究，也被当年《科学》杂志评选为“十大年度科学突破之一”。

据观察，手术1年之后，移植的RPE细胞仍然保持完整，不过患者的视力并没有恢复正常，也仍然存在黄斑囊样水肿，好在患者的症状没有继续恶化，且没有观察到严重的副作用，表明iPS细胞治疗黄斑变性是可行的和安全的。近日，研究人员将上述研究结果发表在《新英格兰医学杂志》，引起国际媒体的广泛关注，也为广大黄斑变性患者带来新的希望。

多项干细胞临床试验正在进行

从美国临床试验网站查询的数据显示，目前正在进行干细胞治疗的临床试验共有13项，其中有9项是针对黄斑变性的，除了高桥雅代团队是利用iPS细胞之外，其它临床试验均是利用人胚胎干细胞，这可能主要因为胚胎干细胞技术研究历史相对较长。

其实早在2010年，美国食品药品监督管理局（FDA）就批准了第一例干细胞治疗黄斑变性的临床试验，该临床试验由美国先进细胞科技公司（2014年改名为Ocata医疗公司，后被一家日本公司以近4亿美元价格收购）提出，计划用人胚胎干细胞分化出RPE细胞，治疗干性老年性黄斑变性和斯特格黄斑变性病，这两种疾病都是欧美等发达国家主要的致盲性眼病，均没有有效的治疗方法。

据该公司发表在著名医学杂志《柳叶刀》的临床试验报告显示，该临床试验2012年即已实施，研究人员成功从人胚胎干细胞分化出RPE细胞，纯度超过99%，动物试验显示这些体外分化的RPE细胞与体内的RPE细胞具有相似功能，并可相互融合，受试病人包括9名干性老年性黄斑变性患者和9名斯特格黄斑变性病患者，将体外分化的RPE细胞到移植到这些患者视网膜下，这些RPE细胞能附着于视网膜上，移植剂量为50000-150000个RPE细胞，研究人员只对患者的一只眼睛实施移植手术，另一只眼睛则作为对照。

2014年9月，以验证该干细胞疗法安全性和耐受性为目的的临床I/II期试验宣告完成，临床试验结果显示，在长达37个月的试验期内，没有发现过度增殖、免疫排斥等与组织移植相关的副作用，令人振奋的是，约有72%的患者出现与移植RPE细胞相关的视网膜色素沉积，10名受试者的视觉敏感度显著改善，另外7名受试者有所改善或维持在手术前水平，只有1名患者视觉敏感度有所下降，作为对照的另一只眼睛则没有发生类似变化。

英国《卫报》援引该公司首席技术官罗伯特·兰萨的话说，有些患者治疗后能使用计算机或正常阅读，还有一位经营马场的75岁患者竟然开始能够重新骑马了。临床I/II期试验结果表明，从人胚胎干细胞分化出的RPE细胞具有较好的安全性和耐受性，有望成为治疗黄斑变性等致盲性眼病的新方法。

目前，黄斑变性是干细胞治疗最热门的研究领域，辉瑞公司、美国加州大学洛杉矶分校、巴西圣保罗联邦大学、中国第三军医大学西南医院等机构也正在开展胚胎干细胞分化RPE细胞治疗黄斑变性的临床试验。

据《重庆晚报》报道，2015年8月，第三军医大学西南医院阴正勤教授成功对一名出血性双眼老年性黄斑变性患者，实施了类似手术，将胚胎干细胞来源的RPE细胞移植到患者视网膜下，一个月后，医生观察到RPE细胞在这位62岁患者的右眼开始功能重建，患者接受手术前，右眼最佳矫正视力能看见手的晃动，术后能看见视力表上的0.15（能够看到视力表最上方两行），表明胚胎干细胞来源的RPE细胞有效地改善了该患者症状，这是我国实施的第一例胚胎干细胞治疗临床试验。

值得一提的是，除了致盲性眼病之外，干细胞治疗还被应用于严重心力衰竭、I型糖尿病、脊椎损失、帕金森症等疾病。2015年3月，《欧洲心脏杂志》报道了世界上首例利用胚胎干细胞来源的心肌祖细胞治疗严重心力衰竭的临床案例。法国国立健康与医学研究所研究人员从人胚胎干细胞中分化出心肌祖细胞，将其植入一个纤维蛋白支架，再移植到一名68岁严重心力衰竭患者的心脏梗死区域，3个月后，该患者的病情得到了有效改善，而且也没有观察到严重的副作用。山中伸弥教授所在的日本京都大学研究人员则计划2018年启动iPS细胞治疗帕金森症的临床试验。

干细胞治疗存在风险

尽管多个探索性的临床试验显示干细胞治疗安全可靠，给老年性黄斑变性患者和其它疾病患者带来巨大的希望，不过这些临床试验受试病人数较少，还需进一步更多的临床试验数据加以验证。

就在高桥雅代团队在《新英格兰医学杂志》发表论文的同一期，来自美国迈阿密大学巴斯康帕默眼科研究所的研究人员报道了一则干细胞治疗黄斑变性的失败案例。在每人支付给佛罗里达一家盈利性医疗机构5000美元之后，三名老年性黄斑变性患者接受了双眼的干细胞移植，移植的干细胞并非通常的胚胎干细胞或iPS细胞，而是来自患者脂肪组织分离出来的脂肪干细胞。目前没有实验证据表明脂肪干细胞能治疗黄斑变性，这种脂肪干细胞竟然与患者的血浆和血小板一起被移植到患者的双眼，而其他临床试验为了安全起见，只对一只眼睛实施手术，术后不久，这三名患者视力不仅没有改善，还出现了严重的副作用，一年后，这三名患者都彻底失明了。

很显然，这一失败案例并不能说是干细胞治疗本身的问题，只是一些急于牟利的医疗机构在滥用干细胞治疗技术，据悉，美国开展干细胞治疗的私人医疗结构就有数百个，大多收取5000-50000美元不等的费用。

不过，干细胞疗法本身也存在一些问题，比如干细胞致癌性、免疫排斥反应等。有研究表明，长期体外培养的干细胞有可能发展成为肿瘤细胞。高桥雅代团队原本计划在第一个患者手术成功后，马上对第二位患者进行手术，不过他们在来自该患者的iPS细胞检测到6个基因突变，其中1个突变与致癌基因相关，尽管这一突变直接致癌的可能性比较小，但是在山中伸弥教授的建议下，高桥雅代教授决定在完全修正这一突变和详细评估其风险之前，暂停了后续的手术。

这些失败案例警示干细胞疗法尚存在较大风险。美国、欧盟、日本和中国等国家的卫生管理部门对干细胞治疗也持谨慎态度，但是国内外很多医疗机构以干细胞治疗为噱头，进行宣传，甚至在没有政府审批的情况下，贸然给患者使用尚不成熟的干细胞疗法。对此，一方面，患者要提高防范意识，目前还没有政府批准应用的干细胞疗法，因此不要接受任何收费的干细胞治疗，监管部门则必须加大此类疗法的查处力度，以免给广大患者造成不必要的损失和伤害。

随着技术的不断发展，以及临床数据的逐步积累，干细胞疗法的技术障碍将会很快被清除，相关操作规范也将建立，届时将有更多的疾病有望被干细胞疗法攻克。

参考文献：

1．Michiko Mandai, et al. Autologous Induced Stem-Cell–Derived Retinal Cells for Macular Degeneration.N Engl J Med 2017; 376:1038-1046.

2．Schwartz, SD,Regillo, CD, Lam, BL et al. Human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelium in patients with age-related macular degeneration and Stargardt'smacular dystrophy: follow-up of two open-label phase 1/2 studies. Lancet. 2015;385: 509–516.

3．Menasché P etal. Human embryonic stem cell-derived cardiac progenitors for severe heart failure treatment: first clinical case report. Eur Heart J. 2015;36(30):2011-7.

本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用。

投稿、授权等请联系：saixiansheng2016@163.com

您可回复"年份+月份"（如201701），获取指定年月文章，或返回主页点击子菜单获取或搜索往期文章。

国际著名科学家文小刚、刘克峰担任《赛先生》主编。我们相信，每个人都可以成为“赛先生”。

微信号：iscientists

▲长按图片识别二维码，关注我们