干细胞临床应用进展研究

博士副主任医师研究生导师 现为北京军区生物诊断与治疗中心主任 北京军区生物技术专业委员会副主任委员 全国科管委细胞科技应用管理专业委员会委员 中国抗癌协会肿瘤纳米专业委员会委员 全军生物技术专业委员会委员 第二军医大学硕士生导师 河北北方学院硕士生导师 解放军第三 三医院客座专家 湖北医药学院客座教授 美国继续教育学院 AACNE 特聘讲师 生物技术通讯 常务理事 中华临床医师杂志 审稿专家 承担和参加国家自然科学基金课题 国家863课题 军队和省部级科研基金课题12项 发表论文76篇 其中国际SCI收录27篇 EI收录1篇 获得全军医疗成果二等奖 省部级科学技术二等奖各一项 李丁 干细胞临床应用进展 北京军区生物诊断与治疗中心李丁 一 干细胞基础 干细胞概念的提出 AlexanderMaksimov亚历山大 马克西莫夫 存在于血岛中的小淋巴细胞 可能是产生所有血细胞的鼻祖 干细胞的 干 译自英文 Stem 意为 树干 和 起源 自我更新多向分化 干细胞大小 干细胞5 m 红细胞7 m 结构特点 浆 少 核 多 核致密比重低 密度梯度离心血细胞单采术细胞筛选技术旁群细胞 SP 干细胞的细胞生物学特点 具有自我更新能力与自我维持能力 也就是说它可以 不对称 分裂具有多向分化的能力 多能性或全能性 具有高度增殖能力既具有生理性的更新能力 也具有对损伤或疾病导致的反应与修复能力干细胞的自我更新与分化需要特定的微环境 9 在不同生长因子刺激下干细胞可表现出不同分化潜能 在一定的微环境下可以诱导分化为所需要的组织细胞 如 心肌细胞 肝细胞 神经细胞等等 有很强的可塑性 10 将成年雄性小鼠的造血干细胞移植到雌鼠体内 3天后在雌鼠的神经胶质细胞中检测到Y染色体的存在 证明成体动物的造血干细胞可转分化成为神经胶质细胞 例一 例二 按其来源分类 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞ips 干细胞的分类 按其分化潜能的大小 可以分为三类 第一类是全能干细胞 第二类是多能干细胞 第三类是单能干细胞 胚胎干细胞 是细胞的源头 具有多能或全能性 即具有分化为机体任何一种组织器官潜能的细胞 包括胚胎干细胞 EmbryonicStemCell 胚胎生殖细胞 EmbryonicGermCell 胚胎干细胞的担忧如果从胚胎中提取干细胞 胚胎就会死亡 在欧美等国胚胎干细胞的研究受到社会伦理学的制约1 来源 宗教 法律 文化背景 2 扩增的变异 培养基 模拟环境 3 技术普及的困难和质量控制问题4 出路是工业化供应干细胞 伦理争论 采集胚胎干细胞毁坏了囊胚 这是谋杀 胚胎干细胞研究需要人类细胞 可以创造出人类细胞的商业化市场 这是对生命的贬值 ReproducedbypermissionofDaveCatrowandCopleyNewsService 对采集胚胎干细胞的宗教争论 生命优先论认为 在受胎之时或者受胎之后就产生了人格由此 他们认为从胚胎采集干细胞就是一种谋杀人类生命的行为 他们认为不能为了成千上万人的健康利益而谋杀其他人类 成体干细胞的优势 成体干细胞可从患者自身获得 而不存在组织相容性的问题 治疗时可避免长期应用免疫抑制剂对患者的伤害 虽然胚胎干细胞能分化成各种细胞类型 但目前尚不能精确控制胚胎干细胞在特定的部位分化成相应的细胞 当前的做法容易导致畸瘤 成体干细胞也具有类胚胎干细胞的高度分化能力 具有可塑性 使用成体干细胞可避免一些关于胚胎处理的伦理学争议 15 干细胞的可塑性 16 二 干细胞治疗的发展 FDA批准的MSC治疗项目 I型糖尿病GVHD克隆氏病 孤儿药III期临床 骨科疾病 股骨头坏死 半月板损伤肝脏疾病 肝脏纤维化 肝功能衰竭心脏疾病 心肌梗死外周血管病 广泛性小动脉硬化神经系统疾病 脊髓损伤其它 先天性骨发育不良等 I II期临床 Prochymal 18 我国干细胞治疗的趋势 1 市场需求巨大干细胞研究的突破将使干细胞治疗成为防治占人口总死亡率60 以上的危重病的主要手段 患者的需求迫切 需求量大 2 干细胞技术日益成熟普及 3 患者对干细胞治疗的接受程度正在逐步的提高 4 干细胞治疗蕴含广阔的医疗前景 19 多能细胞 成体干细胞 的生物学特性为开展细胞治疗奠定了基础 1 长期存活 不断的自我繁殖2 可以跨系 跨胚层分化 具有强大的可塑性3 化学趋向性 生物学特性 为什么能治病 多能细胞的化学趋向性 21 多能细胞可以治疗的疾病 多能细胞的采集 细胞的处理 脐带血采集 60 100ml左右 细胞分离 109左右 份 6 Hespan羟乙基淀粉 离心洗涤 多能细胞的治疗方法 1 静脉输入治疗2 病变部位直接注射3 血管介入治疗4 体腔输入治疗 如 中央脑室 珠网膜下腔注射 25 1 静点在细胞临床治疗中静点对所有疾病都可以用 干细胞具备化学趋向性和归巢作用 一般用100ml生理盐水稀释分离出来的干细胞 通过静脉点滴的方法进行细胞治疗 多能细胞可以通过血液循环到达细胞受损部位 可用于如 老年痴呆 帕金森氏症 抗衰老等等的治疗 方法 26 2 患病部位注射干细胞 股骨头坏死 直接往关节腔内注射 糖尿病足 沿下肢腓肠肌走向的血管方向多点注射心肌梗死 梗死的心肌部位 糖尿病致眼底动脉硬化 失明 可从眼底血管入口处注射干细胞 脊髓损伤 开放式治疗 在受损部位围绕注射干细胞 进行性肌营养不良 双重治疗 肌注 静点 重症肌无力 双重治疗 肌注 静点 方法 27 3 介入治疗 肾病 肾衰 肾总动脉肝硬化 肝总动脉糖尿病 1型和2型均可股骨头坏死 旋内 外支心肌梗死 用介入法将干细胞注射到梗死的部位或接近梗死部位 方法 28 小儿脑瘫 脑顶囟门直接注射入中央脑室 4 体腔输入治疗 脑血栓后遗症 脑顶钻眼注入干细胞或蛛网膜下腔注入干细胞 帕金森氏症 蛛网膜下腔注射 方法 29 三 临床应用及效果 缺血性心脏病 缺血性心脏病 心肌梗死 均可以利用自体骨髓间充质细胞移植治疗 2001年国外即已有报道 2003年被美国心脏协会评为优秀研究成果 可采用体外分离注射 心导管冠脉注射 开胸手术经心外膜心肌注射 我国已有上万例开展 总有效率95 以上 31 2005年11月 美国心脏协会报道了一个三国多中心用多能细胞治疗心肌梗塞的报告 结论是多能细胞对心脏功能的改善是没有任何现有临床药物能达到的 修复 AMI 1oEP changeinEF 3 6dpost AMIto4m GroupPlaceboStemcellpallpts35 50 014EF49 3 74 00 815days1 97 00 004 Schachinger etal NEJM2006 355 12 1210 32 我国多能细胞移植治疗心血管疾病的临床应用 复旦大学附属中山医院等自2003年开展了骨髓干细胞移植治疗冠心病 缺血性心脏病及心衰的临床研究 2006年入组600多病例 随访6个月 患者心脏功能改善显著 而对于发病时间超过6个月的前壁心肌梗死患者和扩张型心肌病患者 左室收缩功能的改善有限 浙江大学附属第二医院等利用骨髓间质干细胞移植治疗对ST段抬高心肌梗死 亚急性心肌梗死 慢性缺血性心肌病 缺血性心衰以及原发性扩张性心肌病患者有效 但对陈旧性心肌梗死和扩张性心肌病患者的左心室收缩功能改善有限 治疗前 治疗后3个星期 肢体缺血性疾病 下肢缺血性疾病是一类常见病 现有治疗方法的疗效很不理想 病程长 患者痛苦大 残肢率高 丧失劳动能力高 经济负担重 多能细胞疗法采用多次嵌合移植 通过导管技术或局部组织注射进行细胞移植 促进血管重新生成 35 糖尿病足 总有效率达87 2 使患者疼痛 冷感缓解 行走间距延长 溃疡愈合 免除了截肢致残的严重后果 36 给药6小时 注射部位 37 治疗前后患者足部情况 38 骨科疾病 利用不同的载体将多能细胞移植于损伤部位 可以治疗软骨损伤 剥脱性骨软骨炎 骨折不愈合 延迟愈合 股骨头坏死等 41 42 病例一 股骨头坏死 多能细胞移植6m血管造影前后对照 44 术后3天术后3月术后9个月 PicturesprovidedbyDr Wang 病例二 45 十 干细胞修复骨损伤 促进骨损伤修复 开放性肱骨骨折 固定 髂骨移植物 多能细胞 二个月后 五个月后 五个月后 神经系统疾病 多能细胞也可分化为神经细胞 可用于治疗多种由于神经细胞坏死或功能障碍引发的疾病 如 脑卒中 侧索硬化症 脑瘫 脊髓脊柱损伤等 47 肝硬化 无特效药 放腹水加输白蛋白 分离的多能细胞经肝动脉或门静脉输入 使其在肝脏内落户 在肝脏的微环境调节下可以分化为肝细胞 新生的肝细胞承担肝脏的工作改善肝功能 49 国外资料 拟行肝癌 肝右叶 部分肝切除患者 术前给予多能细胞治疗 肝左叶 21天后肝左叶成倍增大 StemCells2005 23 463 470 治疗AD的适应证 免疫风湿病 1 系统性硬化症 SSc 早期有明显的皮肤和内脏受累 2 系统性红斑狼疮 SLE 3 类风湿性关节炎 RA 4 自身免疫性肺动脉高压 51 治疗AD的适应证 5 坏死性血管炎 6 儿童风湿病患者SSc伴有不同程度的肺纤维化 严重的皮肌炎或坏死性血管炎 7 多发性硬化 MS 8 重症肌无力及肌萎缩侧索硬化 9 炎症性肠病 如Crohns病 10 糖尿病 52 1 多能细胞对胰岛 细胞的修复多能细胞通过对胰岛的修复 可使胰岛产生新的胰岛 细胞 通过对胰岛 细胞的直接修复 使其具有分泌胰岛素的功能 通过多能细胞所产生的因子 刺激胰岛 细胞再生 2 多能细胞对其他胰岛素分泌细胞的修复在人体内除了胰岛 细胞分泌胰岛素外 在身体其他器官和组织中还存在一些胰岛素分泌细胞 也有分泌胰岛素的作用 通过多能细胞对这些细胞的修复及再生作用 可以