2011年9月6日星期二

成體干細胞臨床治療神經系統疾病的展望


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魏俊吉 王任直
人類醫學的發展史就是人類與疾病做斗爭的進程史,生命科學的發展日新月異,然而大部分基礎研究成果應用于臨床卻需要漫長的過程。有關干細胞的基礎研究是二十世紀末生命科學發展過程中最鼓舞人心的進展,在推動醫學的發展和重大疾病的治療方面具有重要的社會意義和科學價值。
長期以來,人們認為神經細胞損傷后是不可再生的,內源性神經干細胞的研究以及有關體外成體干細胞向神經細胞的分化研究改變了這一觀念。研究表明,無論是自神經系統提取的神經干細胞,還是骨髓間充質干細胞、臍血干細胞等成體干細胞,在體外均具有自我更新及分化為神經元、星形膠質細胞、少突膠質細胞的潛能。傳統觀念的打破使人們對干細胞治療神經系統疾病寄予厚望,通過神經干細胞以及其他成體干細胞移植,有望治療一些迄今尚無有效治療方法的中樞神經系統疾病。
神經系統疾病治療的困惑和期待
目前,神經系統難治性疾病多為大量神經元結構和功能的缺失,神經系統無法產生新的神經元,建立新的突觸聯系,致使中樞神經系統損傷后結構和功能難以恢復。
其中腦血管病為臨床的常見病和重大疾病之一。調查顯示:腦血管病是40歲以上中國人口總體死亡的第三位原因,是女性死亡的第二位原因,是男性死亡的第三位原因。衛生部2005、2006連續兩年的統計表明,腦血管病為國民致死的第二位死因,是所有血管性疾病致死的首位原因4。目前治療缺血性腦血管病除了發病急性期數小時內的溶栓治療,尚沒有更為有效的治療措施,對出血性腦血管病除了急性期對較大血腫進行手術治療,后期的神經功能康復仍然沒有更為有效的手段去干預。
隨著交通事故的增多,顱腦及脊髓損傷病人的后期治療也面臨著同樣的困惑,在我國,每年大約60萬人發生顱腦創傷,死亡10萬人,顱腦損傷死殘率居所有創傷的第一位。顱腦創傷每年造成的直接和間接損傷高達100億以上。更嚴重的是神經系統創傷后的傷殘,神經功能損害可持續數周、數年甚至終生,目前的常規治療手段并不能有效地阻斷創傷后的病理生理過程。
此外,肌萎縮性脊髓側索硬化征、Parkinson病、兒童痙攣性腦癱以及Battern氏病等均是目前的醫療手段不能有效治療的疾病。
神經系統的這些疾病使患病者不同程度地喪失勞動能力,給社會、家庭和患者本人帶來極大的精神痛苦和經濟負擔,是人類社會共同面對的挑戰。近十余年來,有關干細胞治療這些神經系統疾病的基礎與臨床研究,顯示出了令人欣慰的治療前景,通過干細胞的移植可以從結構及功能上修復、改善神經損傷,有利于神經系統疾病患者神經功能的康復。

神經系統疾病治療的干細胞的基礎研究成果
干細胞是能夠自我更新、高度增殖和多系分化的細胞群體,其可以產生高度分化的功能子細胞。是替代、修復或加強受損、衰老組織或器官功能的理想種子細胞。正因為干細胞的特殊科學意義及在醫學上的應用前景,自從美國《科學》雜志1999年和2000年連續兩次將干細胞生物學和干細胞生物工程評為世界十大科學成就之首,2008年初美國《時代》雜志評選的2007年世界十大科技成就有關干細胞方面的研究成果再次入圍。
按照發育階段的不同, 干細胞可分為胚胎干細胞和成體干細胞。胚胎干細胞受倫理學爭議、免疫排斥、實驗技術限制以及其細胞的安全性等影響阻礙了其在臨床治療中的應用。而成體干細胞廣泛存在于各種組織中,其在宿主體內有多向分化的潛能和很強的可塑性。其中臍血干細胞、神經干細胞(neural stem cells, NSCs)和骨髓間充質干細胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)被較多地用于神經系統疾病的臨床前期研究,尤其是BMSCs,其易于獲得、體外培養能快速擴增、可自體移植、能免疫耐受并能夠轉染和長期表達外源性基因。
在基礎研究方面,有關干細胞移植治療神經系統疾病的有效性已經取得共識,但是有關干細胞移植后的作用機制、細胞歸宿以及干細胞治療的最佳途徑依然是眾說紛紜,沒有取得一個一致的結論。因此目前相關的研究主要集中在這些懸而未決的問題。近期研究的結論更傾向于細胞移植后的神經營養作用,此外細胞移植對神經軸突的康復和生長有顯著的作用,還有些學者認為可能是細胞的移植作用啟動了損傷腦的自身修復機制。但是,移植細胞和宿主細胞之間是否建立了某種可靠的信息傳遞連接目前尚沒有可靠資料來加以佐證。
因此,在探索成體干細胞治療神經系統疾病的研究中,基礎研究仍然承擔著巨大的壓力,同時也展示了光明的前景。這是一個典型的極具有轉換醫學研究價值的領域。
構建干細胞基礎研究成果轉向臨床應用的橋梁
在神經系統疾病的臨床治療方面,干細胞尤其是成體干細胞作為一種新型的生物治療方法是醫學發展史上一個開拓性的探索,而轉換醫學則是架起基礎醫學和臨床醫學的紐帶和橋梁。有人估計,在未來的20年內,干細胞醫療的全球市場規模每年將以數千億美元計。面對巨大商機,國外許多高風險投資金融機構紛紛介入,短短幾年,已有數十家以干細胞研究與應用為主體的生物公司上市或成立,國外已經開發出具有專利商品名的骨髓間充質干細胞。
面對干細胞治療的巨大潛力,世界范圍內對干細胞的研究投入在不斷增加,除了在這一領域的風險投資,一些政府資金組織也日益認識到干細胞研究在醫療方面的潛在市場。干細胞治療是一項嶄新的事業,她涉及眾多的醫療、法律、商業和倫理學問題。因此在構建這個橋梁的過程中,政府的管理組織和公立醫療機構擔當著更為重要的角色,以保證這種醫學轉換形式的科學性、合法性、安全性以及有效性。我國有多家重要實驗室都在進行干細胞方面的研究,國際上的競爭也日趨激烈,一些大的醫藥企業投資動輒以十億美元計。如何把我國這方面的科研力量集中起來分工協作,共同攻關是當前的關鍵,如此可以避免各自為政、重復勞動。
根據基礎醫學已經取得的理論基礎和臨床神經功能保護的迫切需要,應用成體干細胞治療某些難治性神經系統疾病是一種有效的治療方式。干細胞治療神經系統疾病從實驗室走向臨床的路程已經為期不遠。我們在加快這種轉化的同時,還必須盡快建立良好的移植規則和方法,此外應大力加強基礎與臨床研究之間的密切協作,加強生物醫學、生物信息學、系統生物學、發育生物學、分子生物學和細胞生物學等多學科的交叉 ,鼓勵醫學、倫理學、法學、經濟學和生命科學等多學科專家關注和參與干細胞移植研究,以促進干細胞移植治療早日進入臨床 ,為廣大的神經系統疾病患者帶來福音。
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