干细胞治疗研究现状及进展

1干细胞治疗的研究

现状及进展卫立辛第二军医大学东方肝胆外科医院一、干细胞研究前沿与进展3干细胞(StemCells)是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称为“万用细胞”。干细胞(StemCells)是一类具有自我复制能力(self-renew)的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。干细胞的分类发育阶段发育潜能胚胎干细胞(Embryonicstemcells)成体干细胞(Somaticstemcells)全能干细胞(Totipotentstemcells)多能干细胞(Pluripotentstemcells）单能干细胞(Unipotentstemcells）干细胞的分类胚胎干细胞(EScells)成体干细胞FetaltissuestemcellsAdulttissuestemcells诱导型多能干细胞(Inducedpluripotentstemcells,iPScells)干细胞的特性PROGENITORCELLSOMATICCELLSPECIALIZEDCELLSPECIALIZEDCELLSPECIALIZEDCELLSTEMCELLSTEMCELLSTEMCELLSTEMCELLSTEMCELLSymmetricdivisionAsymmeteicdivisionSPECIALIZEDCELL1981年，MartinJohnEvans首先建立了第一个小鼠胚胎干细胞系。2007年，因为此项工作获得诺贝尔奖1998年，JamesThomson建立了第一株人胚胎干细胞系。胚胎干细胞囊胚内细胞群胚胎干细胞无限传代多向分化潜能胚胎干细胞Cell.2006Aug25;126(4):663-76诱导型多能干细胞(Inducedpluripotentstemcells,iPScells)12基础研究应用研究胚胎干细胞成体干细胞IPS细胞鉴定、分离培养产品构建临床治疗伦理对胚胎无损伤的分离技术探索更多组织类型干细胞重编程技术机制安全性问题诱导效率机理探索维持、增值分化、归巢建立胚胎发育模型干细胞分化控制技术特定分化程度的干细胞组织工程产品构建疾病模型药物筛选疾病机理组织工程技术安全性稳定性有效性伦理、监管免疫排斥控制控制体内分化控制靶向定位优化培养条件（微环境）转分化技术干细胞技术可分为四大领域我国干细胞研究持续升温干细胞研究的难题分离效率与体外扩增体外诱导分化效率器官形成临床治疗安全性移植排斥反应伦理道德二、干细胞治疗临床试验研究国际干细胞临床试验的地区分布各国针对干细胞研究的规划举措干细胞临床试验现状截至2012年1月，美国ClinicalT数据库中收录的干细胞相关临床试验共有3681例，其中正在开展的临床试验1657例。干细胞领域开展临床试验的研究阶段：I期临床研究1117项；II期临床研究1915项；III期临床研究463项；IV期临床研究95项。已开展的试验：ACT公司2010年美国黄斑变性疾病ACT公司2011年英国黄斑变性疾病CHA公司2011年韩国Stargardt黄斑变性疾病试验进展：ACT公司于2011年7月为两名患者实施了ESC移植手术，分别用于治疗Stargardt黄斑营养不良和年龄相关性黄斑变性，目前第一例患者的恢复情况良好。hESC临床试验iPSC中存在的巨大风险使其一直无法进入临床试验阶段。2011年12月，日本理化研究所(RIKEN)首开先河，宣布计划启动iPSC的临床试验。

利用hESC和从人类皮肤细胞获得的iPSC探索治疗干性AMD的方法。研究人员将这两种细胞分别诱导为RPE细胞，通过注射到视网膜下，实现对病变细胞的替代。iPSC临床试验

2011年，韩国食品药品管理局(KFDA)和美国食品药品管理局(FDA)分别于7月和11月批准了两个干细胞产品上市销售，分别为韩国FCB-Pharmicell公司开发的用于心脏病治疗的干细胞产品Hearticellgram-AMI和美国纽约血液中心(NewYorkBloodCenter，NYBC)生产的脐带血干细胞产品HEMACORD。干细胞临床治疗只能缓解症状，不能根治疾病来源匮乏，后续治疗费用昂贵常规药物器官移植组织干细胞MSCsAdipo-diffGvHDDvHD+MSCs只能缓解症状，不能根治疾病来源匮乏，后续治疗费用昂贵我国的干细胞临床研究1-2x106/kg,i.e.每一百万个体细胞仅输入几个细胞动物模型几乎均与免疫有关组织干细胞应用研究现状—

临床前和临床实验临床实验Crohn’s病移植物抗宿主反应多发性硬化肝硬化、急性肝衰竭糖尿病成骨不全、心肌缺血、重度肢端缺血、多系统萎缩症、胫骨远端骨折、骨髓发育异常综合征、帕金森病、关节软骨缺陷/损伤、神经母细胞瘤、脊髓损伤等动物实验器官或细胞移植移植物抗宿主反应自身免疫性疾病（EAE、系统性红斑狼疮、IBD和类风湿性关节炎等）急性组织器官（肝脏、肺脏、皮肤、胰腺、脑、肾脏和心脏等）的损伤和功能衰竭肝硬化等临床实验大部分与免疫密切相关三、间充质干细胞与肿瘤27研究背景癌症：医学界面临的重大挑战我国每年癌症死亡人数约200万，近二十年癌症的发病率呈直线上升。我国每年癌症治疗费用达到数千亿，并逐年上升。肿瘤相关研究都是各国科研财政支持的重点28人类征服肿瘤面临的现状肿瘤发病率及死亡率逐年增加肿瘤治疗费用生活“水平”提高肿瘤研究投入认识肿瘤发病机制寻找有效治疗方法是关键缺乏本质认识缺少有效方法享受背后存在的危害研究背景???29化学性损伤四氯化碳(CCL4)二乙基亚硝胺(DEN)硫代乙酰胺(TAA)……肝损伤动物模型炎症免疫损伤内毒素(LPS)刀豆蛋白(ConA)……肝脏对炎症免疫反应超敏感思考30HBV损伤修复携带者慢性感染2.损伤重修复正常，弱（慢肝）1.损伤与修复达到平衡（携带者）3.持续损伤修复异常（肝癌）炎症免疫介导损害31NormalFibrosisCirrhosisCarcinomaInflammation研究背景32免疫参与病毒性肝炎和癌患者的肝损伤；肝损伤程度是影响肝癌预后的重要因素；肝癌最终死亡原因大部分是由于肝功能衰竭。Immunotherapy免疫治疗有近30年历史，这可能是肝炎和肝癌中效果不佳原因。病毒性肝癌免疫治疗需谨慎！！！肝脏存在炎症的肝癌建议慎用。只能缓解症状，不能根治疾病来源匮乏，后续治疗费用昂贵常规药物器官移植干细胞研究具有诱人应用前景组织干细胞MSCsAdipo-diffGvHDDvHD+MSCs只能缓解症状，不能根治疾病来源匮乏，后续治疗费用昂贵相容性GVHR&HVGR安全性来源受限细胞异常干细胞治疗安全性和有效性评价具有重要的意义异体细胞移植自体细胞移植？干细胞应用面临挑战：”种子问题”关键因素正常干细胞移植微环境和适应症选择的研究非常重要干细胞移植干细胞应用面临挑战：”土壤问题”疾病干细胞移植正常微环境土壤异常土壤肝炎及其相关的肝癌是研究干细胞和微环境的最佳模型HBV、HCV干细胞的作用？干细胞不完全修复异常微环境急性肝炎干细胞正常修复慢性肝炎肝炎相关的肝癌37炎症与肿瘤密切相关研究背景38MSCMSCMSCMSCMSCMSCMSCMSCMSCs有向炎症损伤部位趋化的特性研究背景39研究背景MSCsinHCCtissueMSCsingliomaMSCs与肿瘤肿瘤局部大量MSCs？40研究背景肿瘤逃脱免疫监视Inflammation？肿瘤细胞在炎症微环境中如何逃避免疫41研究背景CellStemCell.2008;2:141-50

42小鼠MSCs培养及鉴定多向分化潜能的鉴定表面标志物的鉴定研究内容43炎症因子预处理的MSCs对小鼠B16黑色素瘤在C57小鼠体内生长的影响①单纯B16细胞组；②MSCs+B16细胞组；③（IFN-γ预处理MSCs）+B16细胞组；④（TNF-α预处理MSCs）+B16细胞组。⑤（IFN-γ+TNF-α联合预处理MSCs）+B16细胞组研究内容44炎症因子预处理的MSCs对B16黑色素瘤细胞在Balb/c小鼠体内生长影响研究内容C57的B16顺利成瘤完全排斥Balb/c45炎症因子对MSCs免疫抑制功能的影响研究内容MSCs与脾细胞混合共培养实验检测MSCs对脾细胞增殖的影响46炎症因子对MSCs中iNOS表达的影响研究内容Realtime-PCR法检测炎症因子对MSCs中iNOS表达影响47研究背景DouglasHanahanandRobertA.Weinberg.Cell.2011Mar4;144(5):646-74.免疫缺陷不生成肿瘤炎症肿瘤的形成多因素参与的复杂过程系统工程Emerginghallmarksandenablingcharacteristicsofcancer48

炎症因子预处理的MSCs对小鼠C26结肠癌组织血管形成的影响研究内容CD34免疫组化染色Ⅰ:单纯接种C26细胞组；Ⅱ:MSCs+C26细胞组；Ⅲ:(IFNγ)MSCs+C26组；Ⅳ:（TNFα）MSCs+C26组；Ⅴ:（IFNγ+TNFα)MSCs+C26组。49炎症因子预处理的MSCs条件培养上清对鸡胚尿囊膜血管形成的影响

鸡胚尿囊膜实验研究内容Ⅰ:阴性对照组；Ⅱ:野生型MSCs组；Ⅲ:IFNγ预处理MSCs组；Ⅳ:TNFα预处理MSCs组；Ⅴ:（IFNγ+TNFα)联合预处理MSCs。50炎症因子预处理的MSCs中HIF-1α和VEGF的表达情况研究内容A：Realtime-PCRB：ELISA法C：Realtime-PCRD：Westernblot51MSCs中HIF-1α和VEGF调控关系研究研究内容肿瘤转移复发是影响肿瘤预后的重要因素EMT肿瘤干细胞研究背景TumorMetastasis53炎症因子预处理后的MSCs条件培养上清对肝癌细胞迁移能力的影响研究内容Hep-3BSMMC-772154炎症因子预处理后的MSCs条件培养上清对肝癌细胞迁移能力的影响研究内容Hep-3BSMMC-7721SMMC-7721Hep-3BHep-3B55炎症因子预处理后的MSCs对肝癌细胞转移能力的影响研究内容56炎症因子预处理的MSCs对肝癌细胞EMT的影响SMMC7721研究内容Realtime-PCR

细胞免疫荧光57Hep-3B炎症因子预处理的MSCs对肝癌细胞EMT的影响研究内容Realtime-PCR

细胞免疫荧光58肝癌组织中的MSCs数量与肝癌患者预后的相关性研究

研究内容59总结1、肿瘤炎症微环境中MSCs可能通过免疫抑制功能协助肿瘤逃避免疫监视；2、肿瘤炎症微环境中MSCs可通过表达VEGF促进肿瘤血管形成；3、MSCs在肿瘤炎症微环境中可通过促进肿瘤细胞发生EMT增强其迁移能力；60干细胞用于肿瘤治疗更要谨慎！思考炎症坏死持续存在可能是肝炎、肝硬化及肝癌发展过程的驱动力；2，炎症坏死趋化招募大量MSC到肝脏局部，目的抑制炎症和修复损伤；3.持续的炎症坏死不但使MSC失去修复能力，同时通过抑制免疫、促进血管生成及EMT发挥促进肿瘤生长作用！61MSCs在肿瘤的作用？MSCMSCMSCMSCMSCMSC？InflammationMSCs真的那么“坏”么？思考62肿瘤发生发展本质的认识“Tumorisawoundthatneverheal”思考肿瘤是不可愈合的炎症结果修复机制发生问题！63损伤MSCMSCMSCMSCMSCMSC炎症ImmunosuppressionAngiogenesisCancercellsEMT有利肿瘤生长环境思考64思考NormalHepatitisCirrhosisCarcinoma炎症坏死干细胞实质细胞生长因子间质细胞炎症因子趋化因子思考防治“病虫害”，防治“水土破