【日本iPS细胞研究报告(六)】京都大学篇:提供医疗用人源ES细胞

生命科学 2018年08月09日

能够分化成身体各种组织细胞的全能胚胎干细胞(ES细胞)在日本也已经成为再生医学的新选择。之前由于需要破坏受精卵才能获取胚胎干细胞的伦理问题一直困扰着该技术的研究和推广,最近状况有所改善。美国、英国、韩国等国家的研究团队,在胚胎干细胞应用领域都有长足进展。

京都大学此前向媒体宣布,于2018年7月起面向全日本医疗机构和企业院校提供医疗用胚胎干细胞株(图1)。也就是说,日本在人工诱导多功能干细胞(iPS细胞)以及胚胎干细胞(ES细胞)研究和应用上正双管齐下、齐头并进。

京都大学ES细胞配布供给示意图

图1 京都大学ES细胞配布供给示意图 (来自《日本经济新闻》)

干细胞是原始且未特异分化的、具有再生各种组织器官潜在功能的一类细胞。人体中自然存在的主要有胚胎干细胞和成体干细胞两大类。成体干细胞虽然分化方向受限,但是一般采用患者自体分离的干细胞,不存在排斥反应问题,在再生医疗中也常有应用。如之前报道的日本理化学研究所生命机能科学研究中心(理研)的辻孝(Takashi Tsuji)团队和横滨国立大学的福田淳二(Junji Fukuda)教授团队,研究毛囊中的上皮干细胞和间充质干细胞用于毛发再生,治疗雄性脱发问题。

再生医学依赖的主要是干细胞的再生能力,所以其中再生能力最高的ES细胞和iPS细胞最被寄予厚望。这两类干细胞被称为“万能细胞”,具有能够分化成各类组织细胞和几乎无限增殖的能力。1960年代,加拿大多伦多大学的McCulloch EA和Till JE从肿瘤组织中首次发现“胚胎肿瘤细胞”,被认为开启了人类认识干细胞的大门。70年代确立了该类细胞的制作方法。

ES细胞最早1981年在小鼠中发现,1998年由美国威斯康星大学和约翰霍普金斯大学的两个团队分别成功发现人源ES细胞。日本则由京都大学在2003年首次制备成功人源ES细胞。2007年京都大学山中伸弥教授团队首次成功将成人体细胞转化为人工诱导的多功能干细胞--iPS细胞。因为可以诱导分化成神经、心脏等所有器官组织,理论上通过移植等可以治愈事故和疾病引发的器官机能衰竭,万能细胞临床应用潜力巨大(图2)。

干细胞潜在医疗应用

图2 干细胞潜在医疗应用 (来自DOI:10.15347/wjm/2014.008.)

但之后,ES细胞的伦理问题一直像条不可逾越的鸿沟横亘在研究者的面前。不同于iPS细胞是从皮肤和血液等中制备而来,ES细胞制备需要以受精卵发育成的囊胚作为材料。因为囊胚是可以发育成人的前体,基于尊重人体尊严的基本立场,2001年各国达成一致认同,ES细胞仅限于基础研究。

美国偏于保守的布什政府严格控制ES细胞研究经费投入,当时主要依赖于州政府和民间企业的主导推进。2009年奥巴马政府废除了相关制约,针对脊髓损伤修复的临床试验2010年即启动,相关应用研究也开始加速。英国、韩国等也积极推进对眼疾等的研究,多项研究已经进入临床试验阶段(图3)。

世界各国胚胎干细胞临床试验近况

图3 世界各国胚胎干细胞临床试验近况 (京大新闻稿)

在日本,尽管iPS细胞的研究遥遥领先于ES细胞,但是放眼世界,似乎更热衷于ES细胞的研究。从2007-2015年间发表的论文数量上看,iPS细胞相关的为1276篇,ES细胞则为2200篇。如果采用他人的受精卵来源的ES细胞,为了避免移植时的排斥反应,需要同时使用免疫抑制剂。若用患者自体来源的iPS细胞,则可避免排斥反应,虽然二者在时间和成本方面也各有千秋。iPS细胞制备过程中采用人工基因编辑,由此存在细胞癌变的风险,所以也有研究者认为ES细胞更为稳定安全。医疗用ES细胞培育品质管理严格,移植时受感染的风险也随之降低。但是由于使用了受精卵等材料,伦理等问题仍若隐若现。

2014年日本修订相关法律规定,11月起开始实施新的再生医疗等安全性确保法。京都大学依照确保法的严格基准建造了人源ES细胞专用“细胞处理设施”(Cell Processing Facility, CPF), 并构筑了严格的品质管理体系(图4)。2017年6月,京大医疗用人源ES细胞制备方案经文部科学省和厚生劳动省审核获批。2018年5月,制备成功。

左,CPF外观;右,CPF内部

图4, 左,CPF外观;右,CPF内部 (京都大学新闻发布)

另外,国立成育医疗研究中心的ES细胞临床试验也在规划之中。计划将ES细胞培育而来的肝脏细胞移植到先天性肝功能障碍的新生儿体内。姗姗来迟的ES细胞临床应用也终于正式在日本展开。

供稿 宋傑
编辑修改 客观日本编辑部

相关链接:
1. 京都大学ES细胞供给新闻稿 [网址]

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