Nature：干细胞的研究及治疗用途

　　

生物通报道  通过干细胞我们可以了解多能细胞的生物学，人体的发育机制，以及疾病过程中发生的事件。干细胞也可作为研发更安全途径来设计和测试新药物的工具。最后，它们还是再生医学的基础，利用干细胞来修复损伤组织。

此外，利用干细胞还能帮助科学家们找到生成他们理想分化细胞类型的途径。在过去的10年里，科学家们研发了大量的方案来引导干细胞朝着一种命运或另一种命运分化，包括有心脏细胞、肝脏细胞、脑细胞和胰腺细胞。他们便可以对这些细胞的健康状态和疾病状态展开研究。研究单个细胞通常较研究整个个体或动物而言更为容易。如果科学家们能够获得来自患者的皮肤样品，他们就可以首先将这些皮肤细胞转变为iPS细胞，然后再使其分化为疾病相关的细胞类型。

举例来说，对脊髓性肌萎缩感兴趣的科学家们希望能够研究受累于这一疾病的运动神经元。该疾病会造成部分下运动神经元丧失，引起肌无力、肌萎缩，并常常导致死亡。美国威斯康星大学麦迪逊分校Allison Ebert领导的研究小组衍生了iPS细胞，并构建出了来自疾病患者和母亲的运动神经元。由患者细胞生成的运动神经元保留了疾病的遗传特性，相比于来自他母亲的衍生细胞显示了选择性缺陷。在患有另一种神经系统疾病称为家族性自主神经功能异常的患者中也同样开展了类似的研究。

这些疾病特异性细胞是药物开发的重要工具。研究人员可以在iPS衍生的运动神经元上对数百种药物进行筛选，挑选出可缓和受累细胞病状的药物。这种实验避开了在人体开展试验的伦理学争议和动物实验的昂贵花费，利用培养细胞相对比较容易。

来自哈佛大学干细胞研究所的研究人员已经成功构建了十多种疾病的细胞系，包括I型糖尿病、唐氏综合症（Down's syndrome）、肌营养不良等。他们计划生成更多类型的细胞系与其他的干细胞研究人员共享。由美国国立卫生研究院资助的，Coriell医学研究所的一个细胞库也提供一些包括亨廷顿病和脊髓性肌萎缩疾病的iPS细胞。

干细胞提供了一个在人体药物测试前，筛查药物副作用的途径。例如，研究人员可以将干细胞转变为能像心脏一样节律跳动的心肌细胞。如果药物对这些细胞造成损伤，那么就会引起关注不再继续将这一药物投入患者检测。制药公司将干细胞衍生的培养物视为使药物检测过程流线化、安全化的一条途径。将iPS细胞应用到药物开发和疾病模型领域取得了飞速发展，并走在了再生医学的前面。

医生们希望利用干细胞来治疗诸如黄斑变性和脊髓损伤等疾病。目前有少数的临床试验正在开展，表明终有一天利用干细胞治疗某些疾病将变为可能。现在，我们的目标就是要确保干细胞治疗的安全性，确保这些细胞不会引发免疫反应或形成肿瘤。

目前Advanced Cell Technology公司正在对眼睛开展基于干细胞的黄斑变性治疗。相比于其他器官，干细胞在眼睛中受到排斥的可能性较低，因为借助于血脑屏障它们能够逃避免疫系统的攻击。此外，医生们也应用了所有用于眼睛检测的工具，确保移植细胞能够正常发挥功能。

另一项令人激动研究，是一家称为Geron的公司正利用胚胎干细胞衍生的神经细胞开展脊髓损伤治疗临床试验。该公司与加州大学欧文分校Hans Keirstead领导的研究人员展开了合作。神经在损伤后较少能够再生，因为它们丧失了髓磷脂保护层。

少突神经胶质细胞主要功能是生成髓磷脂，保护神经防止感染。科学家们推测如果他们能够替换这些支持细胞，他们就能够恢复神经周围的髓磷脂，释放生长因子修复神经。首先，当然他们必须要找到诱导胚胎干细胞形成少突神经胶质细胞的方案。在经历了反复的实验和失败后，Keirstead的研究小组获得了成功。当他们将新生成的少突神经胶质细胞植入到脊髓损伤后的大鼠体内时，发现在损伤神经周围形成了新髓磷脂，大鼠恢复了部分运动能力。Geron现在正在患者体内检验这些细胞的安全性。

为了减少组织移植过程中产生排斥的可能性，研究人员正考虑利用iPS细胞作为患者特异性移植材料。从理论上科学家们能够纠正来自患者iPS细胞中的遗传缺陷，然后将它们移植回相同的病人体内。例如美国麻省怀特黑德研究所的Rudolph Jaenisch研究小组就通过纠正小鼠iPS细胞中的基因来治疗了患有镰状细胞性贫血的小鼠。这一研究工作为将其运用于人类疾病治疗提供了原则证明。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文部分摘要：

Stem Cells: Flexible friends. Nature Volume: 483, Pages: S22–S26 Date published: (01 March 2012) DOI: doi:10.1038/483S22a

Stem cells can teach us about the biology of pluripotent cells, how the human body develops, and what happens during disease. They are also a tool for developing safer ways to design and test new medications. Finally, they are the basis for regenerative medicine, using stem cells to repair damaged tissue.