
图片来源:eurostemcell.org
斯坦福大学医学院(Stanford University School of Medicine)的研究者以及德国、英格兰、麻省理工学院(MIT)的同行们通过小鼠的动物实验发现,通过核移植技术产生的小鼠细胞和组织会遭到排异反应,这是由于体内存在对细胞线粒体的未知免疫应答。研究表明,此种疗法如用于人体疾病治疗可能会有困难,但是这种困难还是可以克服的。
干细胞疗法在修复器官和疾病治疗方面应用前景非常广阔。多功能干细胞可以分化成体内各种类型的细胞,而干细胞治疗的最大希望就在于多功能干细胞的这一潜力。一种多功能干细胞的制备方法叫做体细胞核移植技术(somatic cell nuclear transfer,SCNT),该方法主要是将成体细胞核取出,再将其注入到已清除细胞核的卵细胞。
举例来说,我们可以使用体细胞核移植技术用患者的皮肤细胞制备多功能细胞,从而多功能细胞可以用于修复患者的某些受损器官。该研究的作者之一、心胸外科医生Sonja Schrepfer博士说:“由于多功能细胞携带有患者全部的DNA,因此它与患者原先的细胞是一模一样的,这也就是体细胞核移植技术的魅力所在。”该研究结果于2014年11月20日在Cell Stem Cell杂志上发表。
Schrepfer博士补充道:“器官与组织在移植过程中经常会受到患者体内免疫系统的攻击,而多功能细胞的优势在于它可以有效地避免这一问题。”Schrepfer博士是斯坦福大学心血管研究中心(Stanford's Cardiovascular Institute)的访问学者,供职于德国心血管研究中心(German Center for Cardiovascular Research)。
有可能出现排异反应
十几年前,斯坦福大学病理学与发育生理学教授、医学博士Irving Weissman带领美国国家科学院(National Academy of Sciences)科研小组对干细胞进行研究。他提出,当患者接受体细胞核移植技术衍生出来的细胞进行治疗时,患者的免疫系统仍然有可能会对多功能细胞的线粒体展开攻击(线粒体在细胞内部作为能量来源,拥有自己的DNA序列)。Weissman是本论文的作者之一,他说,之所以会发生免疫反应,是由于通过体细胞核移植技术制备的多功能细胞含有来自于卵细胞供体的线粒体,因此,在患者的免疫系统看来,这依然是体外组织。Weissman是Virginia & D.K. Ludwig癌症临床研究中心(Virginia and D.K. Ludwig Professor for Clinical Investigation in Cancer Research)教授、斯坦福研究所(Stanford Institute)干细胞生物学与再生医学部主任。
这个假设从来没有得到验证,直到Schrepfer博士与她的同仁们接受了这个挑战。Schrepfer博士说:“这个假说认为由于线粒体存在于细胞内部,因此它不会暴露于免疫系统而遭受攻击。然而,我们的实验结果却并非如此。”
Schrepfer博士是汉堡市移植与干细胞免疫生物学实验室主任,所使用的细胞是通过将成年小鼠细胞核注入去除细胞核的卵细胞中得到的,而该卵细胞是从基因与之不同的小鼠上获取的。将该细胞再次移植到原来的小鼠时,尽管与原来细胞核供体相比,通过体细胞核移植技术衍生得到的细胞只有线粒体DNA上两个核苷酸发生变化,但是该细胞仍然遭到了排异反应。Schrepfer博士说:“我们惊奇地发现,仅仅两处线粒体DNA上的微小变化就足以引起免疫反应。”
Schrepfer博士补充道:“我们并没有在人体上做这个实验,但是我们认为同样的反应也会在人体内发生。”
到目前为止,研究者已经能在许多物种上进行过体细胞核移植技术,但是一直都没有在人体上进行尝试。最近,俄勒冈健康与科学大学(Oregon Health and Science University)的科学家宣称,他们成功将体细胞核移植技术用于人体细胞,这又再一次点燃了人们对于使用该技术进行人体治疗的兴趣。还有许多科学家更加倾向于另外一种制备多功能干细胞的方法,该方法被称为诱导多功能干细胞培养法。但是,在某些应用领域,体细胞核移植技术衍生的多功能细胞更加合适。
排异反应的应对措施
Weissman博士说,如果今后临床医生使用体细胞核移植技术衍生的干细胞进行临床治疗时,他们应当考虑到这次新论文中所提到的的免疫反应,但是这一免疫反应不应限制该治疗方法的使用。Weissman博士说:“本次研究提醒我们,在不久的将来,我们需要使用体细胞核移植技术来制备多功能干细胞用于治疗某些疾病时,必须考虑安全层面的问题。当考虑到这一层面时,临床医生就会使用目前常用的免疫抑制的方法来降低移植带来的排异反应。”
Schrepfer博士补充道,科学家们将来还会通过使用母亲或者妹妹等与受体基因相似的卵细胞来减轻移植时出现的免疫反应。
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