339-干细胞是一种具有自我复制能力的多潜能细胞,具有再生各种.doc

干细胞是一种具有自我复制能力的多潜能细胞，具有再生各种组织器官的潜在功能，医学界称之为“万用细胞”。在一定的条件下，通过诱导可以进行自我复制，是具有多向分化潜能的原始细胞，可以形成人体各种组织和器官，可以对病变、衰老、损伤的组织器官进行修复或替代、是未来医学领域治疗多种疑难杂症的主要来源和手段。干细胞技术一、干细胞的分类干细胞是一类具有自我更新、自我复制和多向分化潜能的细胞群体。这些干细胞可通过诱导，进一步分化成多种功能细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，在医学界称为“万用细胞”。1、按照发育潜能来分类，可分为：全能干细胞、多能干细胞、单能干细胞。1.1全能干细胞(totipotent stem cell,TSC)能够发育成为具有各种组织器官的完整个体潜能的细胞，如胚胎干细胞。全能干细胞是指受精卵到卵裂期32细胞前的所有细胞，具有无限分化潜能，能分化成所有组织和器官的干细胞。换句话说，也就是具有形成完整个体分化潜能。1.2多能干细胞（pluripotent stem cell）多能干细胞，具有分化出多种细胞组织的潜能，但失去了发育成完整个体的能力，发育潜能受到一定的限制。骨髓多能造血干细胞是典型的例子，它可分化出至少十二种血细胞，但不能分化出造血系统以外的其它细胞。 1.3单能干细胞（unipotent stem cell） 单能干细胞也称专能、偏能干细胞，只能向单一方向分化、产生一种类型的细胞。许多已分化组织中的成体干细胞是单能干细胞。这类干细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化，如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞。单能干细胞是发育等级最低的干细胞。2、按照组织发生学来分类，可分为：胚胎干细胞和成体干细胞（包括造血干细胞、间充质干细胞、神经干细胞、胰腺干细胞、肿瘤干细胞等）。2.1胚胎干细胞（ES细胞）在受精卵发育成囊胚时，内细胞层的细胞即为胚胎干细胞。与成体来源的多能干细胞不同，ES细胞是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性，能分化成成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。2.2成体干细胞成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。过去认为成体干细胞主要包括上皮干细胞和造血干细胞。最近研究表明，以往认为不能再生的神经组织仍然包含神经干细胞，说明成体干细胞普遍存在，问题是如何寻找和分离各种组织特异性干细胞。成体干细胞经常位于特定的微环境中。微环境中的间质细胞能够产生一系列生长因子或配体，与干细胞相互作用，控制干细胞的更新和分化。 造血干细胞：造血干细胞主要存在于骨髓、外周血、脐带血中，是体内各种血细胞的唯一来源，具有重要的临床价值。20世纪50年代，临床上就开始应用骨髓移植来治疗血液系统疾病。八十年代末，外周血干细胞移植技术逐渐被推广使用，提高了治疗的效率并缩短了疗程。近年，脐血干细胞移植的成功，为造血干细胞移植技术注入了新的活力。与前两者相比，脐血干细胞无来源限制，对人类白细胞抗原HLA配型要求不高，且不易受病毒和肿瘤的感染，在临床上具有明显的优势。间充质干细胞：来源于发育早期的中胚层和外胚层。最初在骨髓中发现，因其具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等特点而日益受到人们的关注。如间充质干细胞在体内或体外特定的诱导条件下，可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞，连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能，可作为理想的种子细胞用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复。神经干细胞：神经干细胞分布于成人及胚胎的中枢及周围神经系统，在不同的条件下，能够分化为不同类型的神经元。从理论上，任何一种中枢神经系统疾病都可以归结为神经干细胞功能的紊乱。由于血脑屏障的存在，干细胞移植到中枢神经系统后，脑和脊髓不会产生免疫排斥反应。此外，神经干细胞也可应用于药物检测方面，对判断药物的有效性和毒性有一定的作用。胰腺干细胞：胰腺干细胞在人类糖尿病的治疗方面具有广阔的应用前景，胰腺在人体血糖代谢的调节中具有重要作用，其胰岛a细胞分泌胰高血糖素，升高血糖浓度，胰岛b细胞分泌胰岛素，降低血糖浓度。有报道表明干细胞存在于导管细胞中，在器官形成和再生过程中转化、迁移形成新的胰岛，也有人认为胰腺干细胞存在于胰岛或腺泡组织中，也有报道干细胞可来自组织细胞并被诱导成胰岛类似细胞。肿瘤干细胞：肿瘤干细胞是在肿瘤中具有自我更新能力并能够产生特异性肿瘤细胞的细胞，近年来，越来越多的学者认为肿瘤干细胞是恶性肿瘤复发和转移的根源。研究者们相继在乳腺癌、脑肿瘤、胰腺癌、肺癌、肝癌、前列腺癌等中找到了相似的肿瘤干细胞，并更一步证实肿瘤干细胞为肿瘤发生的根源。随着研究的深入，肿瘤干细胞的靶向疗法为恶性肿瘤的治疗带来新的希望。这些不同类型的细胞特性不一，其应用潜力也表现出明显差异。胚胎干细胞成体干细胞原始细胞（淋巴祖细胞、骨髓祖细胞）间充质干细胞造血干细胞脐带血干细胞扩增潜力分化潜力细胞可获得性免疫原性自体低低低低异体中等高高低高致畸性有否否否否生物过程复杂性表1：不同类型干细胞的特性二、关键技术及应用领域1、iPS技术诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）是利用病毒载体将四个转录因子（Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc）的组合转入分化的体细胞中，使其重编程为类似胚胎干细胞的一种细胞类型。技术优势：iPS细胞同样具有自我更新和分化的全能性，从日本科学家Shinya Yamanaka于2006年第一次发现这一技术到现在，科学家已经成功从小鼠、大鼠、猕猴、猪和人的体细胞中诱导并获得iPS细胞，而且诱导技术也产生了巨大的革新，减少外源转录因子，使用非整合病毒，质粒法等等都能够产生iPS细胞。最近，有报道称利用纯蛋白的方法也可以获得iPS细胞。iPS技术具有巨大的潜在应用价值，利用iPS技术能够获得病人或者疾病特异的多能性干细胞，这样可以避免移植过程中的免疫排斥问题，也绕开了人类胚胎干细胞研究所带来的伦理问题。人类疾病治疗最终目标是根据不同病症的特点，根据每个病人自身的情况采取个性化治疗手段，达到最好的治疗效果。人类iPS细胞技术的问世无疑为建立“个体特异性”或“疾病特异性”治疗手段奠定了良好基础，同时也为研究特定疾病的发病机制提供了良好的方法。图1 iPS技术技术瓶颈：iPS细胞技术的高效与便利为再生医学应用打开了大门，为未来干细胞用于个体治疗带来了新的希望。在人类iPS细胞首次成功获得后，许多研究人员也开始开展类似的研究，使人类iPS细胞研究得到了显著的发展。然而，大部分现有的人类iPS细胞都普遍存在一些缺陷，使其无法应用于临床治疗。首先，通过慢病毒或逆转录病毒介导重编程因子过表达，病毒会随机整合到体细胞中，这种整合会导致细胞的基因突变，而病毒表达的不可调控性会导致插入基因的再激活，导致严重的临床后果；第二，用于重编程的Klf4和c-Myc两种因子具有致癌的作用；最后，iPS细胞重编程过程的效率比较低，在重编程过程中，不完全编程也是造成效率低的原因之一。在实现病人特异性iPS细胞治疗之前，必须首先解决这些问题。技术方向： iPS细胞技术的真正突破将是完全化学iPS，通过化合物条件下的诱导、培养，实现iPS细胞技术的真正临床应用。结合iPS机制研究，寻找替代转录因子的化合物，实现完全化学iPS，在此基础上开发出iPS细胞定向分化为成体组织和器官的技术，以及器官移植技术。改进iPS技术，实现微量化、快速化、自动化，建立高通量筛选模型，筛选已有化合物库，得到临床级别化学iPS细胞。利用生物材料支架、化合物诱导，将iPS细胞向不同类型细胞分化后，进行模块化组装，形成完整的器官。建立大动物移植模型，验证iPS-生物材料人造器官功能，为临床应用做准备。图 2 iPS技术的应用2、胚胎干细胞技术胚胎干细胞是来源于囊胚内细胞团的一种多能细胞，其重要的特征是能够分化为几乎所有种类的细胞。一直以来都是干细胞治疗关注的焦点，但胚胎干细胞的获得一直存在伦理上的争议。现有获得胚胎干细胞的方法主要有核移植法、人工或自然流产的胚胎、辅助治疗中的弃用胚胎以及孤雌增殖法。技术方向：胚胎干细胞技术的发展将主要集中在以下几个方向：胚胎干细胞的获得。除逐步改进现有胚胎干细胞获得技术外，发展更加高效、安全的获得方法；胚胎干细胞鉴定及标准。标准化胚胎干细胞的鉴定、培养及储存方法，并实现整个过程的自动化；胚胎干细胞的定向分化及器官形成。利用不同的成分配制的无动物源性培养基，诱导胚胎干细胞定向分化，并实现鉴定、分选的全自动化，结合组织工程材料，组装人工器官；胚胎干细胞移植应用。利用胚胎干细胞分化来源地细胞、移植人工器官，评价胚胎干细胞移植应用安全性、有效性。图3： 胚胎干细胞的分离、鉴定及应用示意图治疗领域：胚胎干细胞可用来研究人类疾病的发生机制和过程，如利用胚胎干细胞制造携带相关特定基因的嵌合体动物，可复制和重现出如地中海贫血等疾病模型，以及供人体使用的动物产品。另外，还可以将体细胞核转移到去核的卵母细胞中，利用其发育形成的胚胎干细胞进行治疗性克隆。在细胞替代治疗方面，随着定向诱导因子等领域研究的深入，目前已经能够获得一系列特异性的细胞系，并且已经开展了一系列的临床试验，相信在不久的将来，能够全面实现多种细胞的替代治疗，比如利用神经细胞治疗神经退行性疾病（帕金森病、亨廷顿舞蹈症、阿尔茨海默病等），用胰岛细胞治疗糖尿病，用心肌细胞修复坏死的心肌等。药物开发：在药物开发方面，人类胚胎干细胞可以作为药物的检验工具。药物的一些与人类密切相关的指标必须进行临床前的体外测定，包括靶向识别和确认、药品成分效果的筛选，这样才能确保药物的安全性。由于使用普通细胞以及动物细胞存在种种弊端，一些新药对人类的各种影响往往直到临床试验才能够获得。人类胚胎干细胞以其较高的复制能力能够为药物的检验源源不断的提供试验对象。此外，由于利用人类胚胎干细胞可以获取一些特异性的细胞，因此基因的多样性和不同人的差异性对于药物不同的反应也可以在临床前得到解决。所以，人类胚胎干细胞能够实现药物研发程序的彻底改革。3、成体干细胞技术成体干细胞是在成体组织中存在的，仍然具有一定分化功能的细胞，此类细胞只占成体组织中很小的一部分，现在已有利用成体干细胞进行移植治疗的方法。但此类干细胞的获得、扩增及安全性是其推广应用的瓶颈所在。技术方向：利用成体干细胞进行治疗的技术改进主要集中在以下几个方向：成体干细胞的获得，建立自动化分选系统，从不同组织中分离纯化成体干细胞；成体干细胞的扩增及鉴定，利用化学成分明晰的无动物源性培养系统，大量扩增成体干细胞，并实现整个扩增鉴定过程的自动化；成体干细胞的移植应用，建立去除成体干细胞免疫源性的方法，实现成体干细胞异体移植治疗的无排斥，并评价其有效性、安全性。图4：成体干细胞的分离、鉴定及应用示意图临床研究进展：目前已经发现并开展研究的成体干细胞主要有神经干细胞、脂肪干细胞、造血干细胞、间充质干细胞、皮肤干细胞和肝脏干细胞等，其中造血干细胞研究起步较早，已经能够将其应用于临床，对血液疾病进行治疗，而且经过多年的实践，取得了较好的临床效果。除了造血干细胞外，目前引起科研人员较大兴趣的成体干细胞便是间充质干细胞（MSC）。由于间充质干细胞具有分离较容易；没有明显的免疫原性，使其能够实现异体移植，而不需要免疫抑制药物；不存在伦理上的争议；能够分化为多种组织特异性的细胞；能够促进血管生成等诸多特征，使其在临床上的应用具有广泛的前景。目前已知间充质干细胞能够分化成为心肌细胞、造血细胞、成骨细胞、脂肪细胞、神经细胞等多种细胞。科研人员已经根据间充质干细胞能够分化成为的细胞类型，对其在多种疾病的临床治疗方面发挥的作用进行了研究。小结：综上所述，无论是使用哪一种干细胞，在其应用于临床试验前，都需要将实验室的干细胞研究技术做到标准化、可重复，同时还要不断降低生产成本。要达到这些目标，需要融合各种干细胞技术，形成可靠的技术体系、操作标准和质量控制体系，从而使该技术能够复制，并可以依据个性化治疗原则来针对患者具体情况，通过干细胞移植应用于治疗。对文献的综述表明，干细胞生产过程的设计原则主要包括过程要素、过程功能和过程要求三部分。 图5： 干细胞生产的设计原则比较几项技术，iPS技术尽管从应用上已经取得了很大的进步，但对外源基因或病毒的引入等引起的安全性考虑，诱导效率等方面的限制，使其尚未成为干细胞临床试验研究的重点。胚胎干细胞、成体干细胞仍然是目前干细胞临床研究中所使用的主要材料。干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。目前人类胚胎干细胞已可成功地在体外培养。最新研究发现，成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织，为干细胞的广泛应用提供了基础。干细胞与器官移植成功的关键取决于移植的安全性和有效性。与药物开发相比，活体细胞与组织器官移植的安全性和有效性的难度更大、风险更高。为提高移植安全性和有效性评价，必须建立系统的评价体系。建立干细胞质控技术标准，利用干细胞生物学与技术发展的科研成果，系统地分析干细胞的特征，包括表面分子表达的定量指标、基因表达图谱、标准分化能力的定量与定性标准、动物培养成份指标、微生物或其他可能有害物质的定量标准。三、国外干细胞发展现状、研发机构及重点企业3.1国际概况干细胞的研究起源于二十世纪60年代，加拿大科学家发现并命名造血干细胞后，各国陆续开展干细胞的研究，1996年多利羊诞生，引发了世界干细胞研究的热潮，但是由于涉及伦理等诸多因素，美国等西方发达国家限制胚胎干细胞的研究应用，除骨髓干细胞用于治疗白血病的技术被广泛使用外，其它干细胞治疗的临床应用进展缓慢。2009年奥巴马政府宣布对胚胎干细胞研究解禁，国际干细胞研究开始新一轮的发展热潮。目前国际上已经完成了干细胞对糖尿病、帕金森氏综合症、老年痴呆症、重症肝炎、角膜病和白血病等多种疾病治疗的动物实验，并陆续开展临床试验。美国国立卫生研究院（NIH）的统计资料表明，截至2010年5月，在NIH注册的全球干细胞相关的临床试验共有3036项。从干细胞领域开展临床试验的研究阶段来看，I期临床研究911项，II期临床研究1586项，III期临床研究407项，IV期临床研究71项。可见，大部分临床试验都集中在临床I期和II期阶段，即研究干细胞相关药物在人体内的代谢特征和药物的疗效，同时对药物的安全性进行评估。从开展临床试验的疾病种类来看，以免疫系统疾病、淋巴系统疾病和血液疾病居多。其中开展免疫系统疾病干细胞相关疗法的研究有1344项，淋巴系统疾病1126项，血液疾病1002项，白血病1113项。图6： 2010年全球干细胞临床研究的地区分布3.2国外干细胞研究机构自Thomson等人首次分离并建立了第一个人类胚胎干细胞系以来，干细胞研究就成为再生医学研究领域的热点。干细胞技术的发展将改变传统的用药和手术治疗模式，成为治疗糖尿病、白血病、恶性肿瘤和心脑血管病等难治性疾病的主要手段，将给生物医药领域乃至人类生活带来深刻变化，同时具有巨大的产业化前景和应用优势。因此，各国政府、大学以及研究机构纷纷成立专门的研究中心或实验室，开展干细胞研究，开发新的诊断治疗技术，培养优秀人才，以期能够为人类疾病的治疗开辟更有效的新途径。3.2.1.加州再生医学研究所美国加州再生医学研究所（California Institute for Regenerative Medicine , CIRM）成立于2005年，是由美国加州纳税人出资30亿美元建立的世界上最大的干细胞再生医学基金组织，为干细胞研究、相关研究设施的建立以及其他重要的研究机构提供资助或贷款。据统计，CIRM理事会已经通过了406项干细胞研究和设施建设拨款，涉及55家研究机构，总计11.86亿美元，使得CIRM成为全球对胚胎干细胞研究资助最大的资金来源。此外，CIRM向11个不同国家和地区的机构开放了合作研究基金，其中我国科技部在2009年也曾与CIRM签署干细胞合作协议。3.2.2.哈佛干细胞研究所哈佛干细胞研究所（Harvard Stem Cell Institute，HSCI）成立于2004年，是由哈佛大学、哈佛大学附属医院以及一些公共研究机构组成，其目的是对干细胞进行全面的研究，以期对疾病治疗带来帮助。HSCI主要对三个核心项目进行资助：1）设备仪器及技术共享中心；2）专门研究工具及试剂中心；3）医疗筛选中心。HSCI主要关注的疾病研究包括血液疾病、心血管疾病、癌症、糖尿病、肾病以及神经系统疾病等。同时，HSCI还建立了人类细胞治疗中心，以开发、设计和实施临床前和临床试验，其中包括与美国FDA的交流工作。无论是发表的论文数量或是从事干细胞研究的研究者，哈佛大学干细胞研究所都遥遥领先。此外，HSCI还致力于加速科研成果向产业化的转变，2009年，美国的四分之一从事干细胞研发的新公司都是由HSCI建立的，目前已经有两项产品进入临床试验阶段。3.2.3. McGowan再生医学研究所McGowan再生医学研究所（McGowan Institute for Regenerative Medicine）成立于2001年，由美国匹兹堡大学和匹兹堡大学医学中心（UPMC）联合在McGowan人造器官中心的基础上规划建立。研究所有240多位研究员，2000多名职工，这些研究者来自40多个不同的学科。匹兹堡大学和UPMC每年在再生医学研究领域的投资超过750万美元，这项投资是McGowan研究所主要的经费来源。自2001年成立以来，研究所已经向外扩展15家公司。McGowan再生医学研究所主要从三个重点领域加快在再生医学研究，这三个领域包括：组织工程和生物材料、细胞疗法、医疗设备及人造器官。组织工程的最基本水平是细胞与支架材料结合产生有功能的组织结构。McGowan研究所的研究者们正在开发可降解的聚合物材料，也正试图通过新的途径把填充材料加工成三维结构，并使其能与表面生物信号分子结合。细胞疗法是一个很广阔的领域，McGowan研究所的研究者们正在研究各种遗传疾病的治疗方法。在对中风、糖尿病、大小便失禁、心脏衰竭等以细胞治疗为基础的临床试验中，McGowan研究所有着世界前沿的一套疗法。McGowan研究所在再生医学方面的一个重要目标就是发展先进的技术，期望可以改善组织器官甚至使器官重生。由于与UPMC的从属关系，McGowan研究所还成为全国最好的临床研究中心之一。UPMC有一系列组织良好和行之有效的临床试验基础设施，为临床研究课题提供了很好的平台。在过去的八年间，匹兹堡大学和UPMC共进行了22项再生医学方面的临床试验。3.2.4.京都大学iPS细胞研究与应用中心京都大学诱导多能干细胞研究与应用中心（Center for iPS Cell Research and Application，CiRA）成立于2008年1月22日，旨在巩固和促进日本在iPS细胞技术上的研究。Shinya Yamanaka实验室在2006年和2007年分别成功诱导小鼠iPS细胞和人类iPS细胞，这些发现使iPS细胞成为了再生医学领域的研究热点之一。此后，日本京都大学便在京都大学合成细胞与材料科学研究所（iCeMS）内建立了CiRA，以促进iPS细胞技术的发展。虽然CiRA的重点仍是基础研究领域，但是已经开始通过谨慎和适当的临床前和临床试验，进行iPS细胞相关的再生医学应用研究。为了促进临床应用目标的实现，2010年4月1日起，CiRA正式成为一个独立的研究机构。中心由研究部门、研究策略部门以及事务部门组成，其中研究部门包括：初期细胞重编程研究部、细胞增殖分化研究部、临床应用研究部、调控科学研究部以及动物实验设施和iPS细胞治疗中心两个附属部门。中心所长由Shinya Yamanaka担任。京都大学还成立了iPS细胞研究基金，从财政上支持iPS细胞的基础研究和临床试验申请。3.2.5.澳大利亚干细胞中心澳大利亚干细胞中心（Australian Stem Cell Centre , ASCC）成立于2002年，旨在为干细胞研究者们提供了一个良好的科研环境，促进澳大利亚生物技术产业的发展，并最终促进人类的健康。澳大利亚干细胞中心的成员包括Monash大学、Queensland大学、Howard Florey中心和Adelaide大学。利益相关机构包括Melbourne大学、Baker IDI、Murdoch儿童研究所、Victor Chang心脏病研究所和Mater医学研究所。ASCC希望通过科学、社会、政府、媒体等多种途径，增加民众对于干细胞及干细胞应用的了解，这将有利于澳大利亚干细胞研究工作的进行。目前，中心有200余位研究者和70多名学生，他们从事30多项干细胞相关的研究工作。中心的主要研究领域包括：生物反应器和干细胞增殖、细胞重编程及多能性诱导、多能干细胞的分化和成体干细胞。3.2.6.罗斯林研究所罗斯林研究所（Roslin Institute of the University of Edinburgh）于1993年在苏格兰中洛锡安罗斯林建立，由英国生物技术和生物科学研究委员会提供赞助。1996年，Ian Wilmut及其同事培育出世界上第一头克隆羊多莉。一年后，带有人类基因的绵羊Polly和Molly也被克隆出来。2003年6月，罗斯林研究所建立了利用人类胚胎克隆提取干细胞的新实验室，由多莉羊之父Ian Wilmut领导。该实验室将系统研究人类胚胎克隆的每一个步骤，研究克隆对胚胎、胎盘、胎儿和动物的影响，并将其与自然受精胚胎和试管受精胚胎相比较。Wilmut认为，该项目将会促进发育生物学基础理论的发展，从而有望吸引许多实验室的注意。1995年，罗斯林研究所成立了罗斯林细胞有限公司。公司是一个非盈利性的企业，用以巩固并拓展罗斯林研究所在人体干细胞研究方面的专业知识。该公司的工作重点在于研究可供临床使用的新细胞系。能够制出临床使用的干细胞是发挥干细胞潜力必须战胜的重大难题。罗斯林细胞公司与苏格兰国家输血服务中心（Scottish NationalBlood Transfusion Service，SNBTS）密切合作，以使其生产出的干细胞系符合“药品生产质量管理规范”的标准，满足临床应用的需求。SNBTS拥有丰富的经验，可在苏格兰国家健康服务中心（Scottish National Health Service）内供应用于临床应用的组织产品。近两年，罗斯林研究所正与我市博雅干细胞研究中心开展相关合作。3.2.7. 苏格兰再生医学中心苏格兰再生医学中心（Scottish Centre for Regenerative Medicine, SCRM）于2011 年投入运营。这座耗资5400 万英镑的世界一流的干细胞研究与医学研究中心将让爱丁堡大学干细胞研究中心（ISCR）罗林斯研究所、爱丁堡大学医学院中享有国际声誉的科学家齐聚一堂。在提供先进的研究设施、领先的生产能力以及商业化便利条件方面，SCRM 将拥有两大主要特色：可以容纳220 位研究人员的高质量住宿膳食条件，可在国际范围内招募人才；“可扩展的”细胞研发制造中心。苏格兰再生医学中心将横跨干细胞监管基础机制和将干细胞用于药物临床转化研究的广阔范围，并为干细胞疗法原则提供有力的证据支撑。SCRM 在苏格兰将重点进行人员培训以及将研究中出现的机会商业化。3.2.8. 伦敦环球大学干细胞与再生医学中心伦敦环球大学干细胞与再生医学（UCL Center for Stem Cells and Regenerative Medicine）中心成立于2009年4月24日，其成员包括研究机构、医院、伦敦大学相关研究所以及英国医学研究理事会（Medical Research Council, MRC）等160多个研究小组。目前，中心的研究项目包括干细胞功能、内源性胚胎干细胞及成体干细胞、干细胞获取及培养、干细胞增殖分化的相关因子以及分化途径、应用器官组织工程治疗某些疾病和干细胞药物检测等。3.3国外主要干细胞公司3.3.1.Osiris Therapeutics公司Osiris Therapeutics公司于1992年在美国马里兰州成立，其技术基础是凯斯西储大学Arnold Caplan教授领导的研究小组开发的干细胞技术。Osiris公司主要从事从成人骨髓中获取间充质干细胞的研究。近年来，公司已经成长为一个国际领先的干细胞公司，专注于开发和销售用于炎症、整形外科和心血管领域应用的干细胞产品。目前，该公司的产品已经证实具有修复不同种类组织的能力，并为多种疾病，如炎症性疾病、心脏病、糖尿病和关节炎等的创新疗法的开发提供了机遇。目前，Osiris公司已经开发出两种相对成熟的干细胞产品Prochymal和Chondrogen，并进行了大量的临床试验，并获得了良好的临床效果。Prochymal是一种提取自骨髓的成体间充质干细胞（MSC），具有控制炎症，促进组织再生并阻止疤痕形成的作用。Prochymal在三种疾病治疗中，进入或已经完成了III期临床试验，包括类固醇难治性急性移植物抗宿主病（GvCD）新诊断的急性GvCD和克罗恩病（Crohns Disease）。同时，该药也能够用于心脏病发作后的心肌组织修复，保护患1型糖尿病患者体内的胰岛细胞，以及为患有肺部疾病的病人进行肺部组织修复。这三个领域也都已经进入临床II期试验阶段。值得一提的是，Prochymal在1型糖尿病治疗中的效果和安全性已经得到美国FDA的认可，2010年5月4日，FDA授权Prochymal作为孤儿药，进入1型糖尿病的临床治疗中，Osiris公司享有7年独家销售权。此外，Osiris公司还与Genzyme公司开展合作研究，使Prochymal能够用来应对核恐怖主义和其他与放射性物质相关的紧急事件，用于治疗这些事件引起的急性症状。Chondrogen主要用于治疗关节炎类疾病，目前，利用这种药物进行膝关节炎治疗的I期临床试验已经完成，临床II期试验正在进行。Osiris公司生产的另外一种新产品Osteocel-XC，主要用于治疗病灶区骨再生，2010年初已经完成临床前试验。图7： Osiris公司干细胞产品的临床试验进度3.3.2.StemCells公司StemCells公司总部位于美国加州，主要关注干细胞疗法的开发。研发领域包括中央神经系统、肝脏和胰脏的干细胞研究。在从成人脑组织中获取人类神经干细胞的技术领域，StemCells公司处于世界领先地位。2009年4月，StemCells公司收购了英国的Stem Cell Science公司，巩固了该公司在人类神经干细胞技术领域的领先地位，拓宽了公司专有的细胞技术，并为公司带来了更多的专家和基础设施，从而得以开展用于药物开发和筛选的细胞水平分析，同时也将业务范围拓展到英国剑桥。目前，StemCells公司已经开发出人类神经干细胞，并从肝脏和胰脏中获得了一系列的罕见候选干细胞。该公司拥有超过40项美国专利，在全世界共拥有超过170项个人专利。该公司的产品HuCNS-SC是一种分离自胎儿脑部的高度纯化的人类神经干细胞，临床前试验证实，这种细胞可以直接移植进入中枢神经系统中，能够分化为神经元和神经胶质细胞，能够在体内存活长达一年的时间，而且不会形成肿瘤或发生任何副反应。目前，这种产品在两种严重神经系统紊乱疾病的临床治疗中已经进入了临床试验阶段。2009年1月，StemCells公司完成了该产品治疗神经元腊样脂褐质症（Neuronal Ceroid Lipofuscinosis，NCL），一种儿童脑部异常疾病的I期临床试验。2009年11月，该公司又开展了HuCNS-SC治疗家族性脑中叶硬化（Pelizaeus-Merzbacher Disease，PMD），一种主要影响幼儿的髓鞘异常疾病的I期临床试验。该研究在加州大学旧金山分校（UCSF）儿童医院开展。3.3.3.Geron公司Geron公司于1990年在美国特拉华州创建，从1992年开始正式运营，其总部位于加州门罗帕克市。Geron公司共有两个子公司，位于苏格兰爱丁堡的杰龙生物医药有限公司（Geron Bio-Med Limited）和位于中国香港的TA Therapeutics有限公司。Geron公司拥有前者的全部股权，同时拥有后者的大部分股权。Geron公司主要致力于开发世界一流的生物疗法，用于治疗癌症、慢性退化性疾病，包括脊髓损伤、心脏衰竭和糖尿病等。该公司同时还以端粒酶作为靶点，通过在不同癌症中开展临床试验，从而开发抗癌症药物和癌症疫苗。胚胎干细胞技术是Geron公司开发慢性退化性疾病疗法的主要途径。该公司已经开发出一些独特的方法，来实现未分化的人类胚胎干细胞的生产、维持和培养规模的增加。此外，Geron公司还开发出了能够将这些人类胚胎细胞分化为疗法所需细胞的方法，并对这些分化获得的细胞进行冷藏保存，以实现其商业化销售。目前，Geron公司共拥有9个人类胚胎干细胞系，而大部分研究工作都集中于H1、H7和H9三个干细胞系中。目前，Geron公司共开发出六种干细胞产品，GRNOPC1、GRNCM1、GRNIC1、GRNCHND1、格根包尔氏细胞和用于药物筛选的细胞。这些细胞产品均是通过不同的方法，从人类胚胎干细胞分化而来，其中，用于治疗脊髓损伤等神经系统疾病的GRNOPC1，目前已经进入I期临床试验，其他各种产品大多仍处于临床前的研发阶段。下面对GRNOPC1进行简要的介绍。GRNOPC1是一种由人类胚胎干细胞分化获得的少突胶质祖细胞。少突胶质细胞是神经系统中自然存在的细胞类型，具有生成髓磷脂和神经营养因子的作用，这些物质对于神经系统的正常功能都是至关重要的。脊髓损伤后，少突胶质细胞便会减少，从而导致病人瘫痪。2009年1月，该产品获得FDA的授权，在全球首次开展利用胚胎干细胞疗法治疗脊髓损伤的临床试验。I期临床试验旨在评估该产品的安全性和抗药性。除了治疗脊髓损伤外，GRNOPC1也具有治疗其他神经系统疾病的潜在能力，如阿尔茨海默病、中风和多重硬化症。目前，Geron公司已经开始与两个学术团队合作在动物模型中开展GRNOPC1治疗阿尔茨海默病和多重硬化症的研究。产品名称细胞类型应用GRNOPC1少突神经胶质祖细胞脊髓损伤GRNCM1心肌细胞心脏病GRNIC1胰岛细胞1型糖尿病GRNCHND1软骨细胞骨关节炎肝细胞ADME药物筛选格根包尔氏细胞骨质酥松症表2：杰龙公司的干细胞产品图8： 杰龙公司再生医学产品的研究进展3.3.4.Bioheart公司Bioheart公司坐落在美国佛罗里达州，创建于1999年，致力于开发有效的细胞疗法，对心血管疾病进行治疗。该公司还拥有智能设备，能够对心脏衰竭和其他心血管疾病进行监测。与大部分干细胞公司倾向于用一种干细胞类型开发多种疾病疗法不同，Bioheart公司认为不同的干细胞类型具有不同的特性，因此适合治疗疾病的类型也有所不同。目前，Bioheart公司已经开发出两种修复心脏损伤的细胞产品，其中，MyoCell是Bioheart公司的支柱产品。MyoCell是一种肌肉干细胞，能够在病人发生严重心脏损伤几个月或几年后，改善其心脏功能。目前，Bioheart公司正在北美和欧洲开展MyoCell治疗II级和III级心脏衰竭的II期和III期临床试验，共招募了330名病人参与，这种规模的临床试验是前所未有的。Bioheart公司的另外一种产品名为MyoCell SDF-1，已经于2009年7月获得了 FDA的批准，进行人类临床试验，作为自体同源细胞疗法治疗严重的心脏慢性衰竭。该产品有望成为MyoCell的改良产品。Bioheart公司将与Cleveland Clinic和佛罗里达大学合作开发这项技术。3.3.5.先进细胞技术（Advanced Cell Technology，ACT）公司位于美国马萨诸塞州的ACT公司是一家致力于开发细胞疗法，对罕见和常见疾病进行治疗的公司。该公司主要使用干细胞技术，开发病人特异性的疗法，并实现从实验室到临床的转化。目前该公司主要关注3个领域，即视网膜色素上皮细胞、成血管细胞和成肌细胞的重建。在视网膜素上皮细胞领域，2010年3月2日，ACT公司用于治疗少年失明的胚胎干细胞疗法“MA09-hRPE”获得了美国FDA授予的孤儿药地位。这一特殊的地位为该公司带来了税收优惠，并获得了获取临床试验资助的资格，以及长达7年的独家经营权。ACT公司于2009年11月向FDA递交了利用这种疗法治疗隐性黄斑营养不良的临床试验申请。黄斑营养不良是一种罕见的视网膜退化性疾病，每年会使美国0.1的年轻人患病，目前美国共有不到3万人罹患这种疾病。这种疗法是利用人类胚胎干细胞来重建视网膜色素上皮细胞，实现对这种疾病的治疗。该公司表示，开发这种疗法的最终目标并不仅仅是用于治疗隐性黄斑营养不良，而是为了治疗黄斑变性等会导致失明的疾病。目前，该疗法在大鼠和小鼠模型中获得积极的结果。在成血管细胞研究领域，ACT目前正在进行临床前试验，旨在治疗心血管疾病、中风和癌症。目前，该公司已经成功利用人类胚胎干细胞获得血管内皮细胞，并成功用于血管修复。该公司已于2008年向FDA递交了申请，开展临床试验。成肌细胞研究领域是ACT公司从2007年开始开展的。2007年9月，ACT公司收购了Mytongen公司，同时也接手了该公司心脏衰竭疗法开发的项目。该项目主要利用干细胞获得成肌细胞，从而对心脏衰竭造成的心脏损伤进行修复。目前，该项目已经完成了I期临床试验，FDA也即将批准其开展II期临床。小结：尽管现阶段仍然无法实现干细胞产品的真正产业化生产和销售，但是一些在干细胞领域领先的企业已经研发出多种产品，干细胞领域展现出的光明发展前景也逐渐将许多生物医药企业吸引到干细胞产品研发的行列，而许多以干细胞为主要业务的企业也如雨后春笋般不断涌现。这些都为干细胞产业化时代的到来带来希望。目前，国际上很少有干细胞产品进入市场（不包括组织工程产品和器官移植产品），大部分干细胞产品仍然处于临床试验阶段。然而，这丝毫不会减少企业和个人投资者对这个领域的向往，大量的资金正在不断的涌入这个前沿领域中。2008年11月，辉瑞公司（Pfizer）投资1亿美元建立了一个新的子公司辉瑞再生药物公司，开展成体和胚胎干细胞的研究；2009年4月，Genzyme公司投资1.3亿美元，与Osiris Therapeutics公司合作开发两种成人干细胞疗法。这些资金的注入加快了干细胞产品的研发，为干细胞医疗产业的形成带来了希望。公司产品来源用途研发阶段Osiris TherapeuticsProchymal间充质干细胞类固醇难治性急性移植物抗宿主病（GvCD）新诊断的急性GvCD克罗恩病III期临床心肌组织修复1型糖尿病（FDA授权孤儿药）肺部组织修复II期临床Chondrogen关节炎II期临床Osteocel-XC病灶区骨再生临床前StemCellsHuCNS-SC分离自胎儿脑部的神经干细胞神经元腊样脂褐质症（NCL）家族性脑中叶硬化（PMD）I期临床GeronGRNOPC1胚胎干细胞脊髓损伤I期临床GRNCM1心脏病临床前GRNIC11型糖尿病GRNCHND1骨关节炎格根包尔氏细胞ADME药物筛选用于药物筛选的细胞骨质酥松症BioheartMyoCell肌肉干细胞心脏衰竭II/III期临床MyoCell SDF-1已向FDA申请临床试验Advanced Cell TechnologyMA09-hRPE人类胚胎干细胞隐性黄斑营养不良FDA批准临床试验血管内皮细胞心血管疾病、中风和癌症已向FDA申请临床试验成肌细胞心脏衰竭II期临床NuVasiveOsteocel Plus间充质干细胞肌肉骨骼缺陷II期临床表3：主要的干细胞研发企业及其相关产品四、我国干细胞发展现状、研发机构及重点企业早在20世纪60年代，我国就开始了骨髓干细胞移植方面的研究。1992年，中国骨髓库正式接受捐赠。2002年，北京建立了脐带血干细胞库。2009年，国家干细胞工程技术研究中心医学转化基地在上海成立，干细胞技术进入了临床应用阶段。当前，世界大部分发达国家已经将干细胞和再生医学的研究列为国家重大科技发展方向，中国把干细胞研究列入了国家863和973计划。干细胞研究的关键技术只是在最近5年才取得重大突破，人类干细胞产业化发展在国外和我国都刚刚起步。我国干细胞生物学研究已有一定的基础，是我国与西方国家“起跑点”最接近的重大科学领域之一。4.1国内干细胞研究机构概况4.1.1.科技部国家干细胞工程技术研究中心国家干细胞工程技术研究中心由国家科技部批准组建，成立于2002年。该中心所依托的中国医学科学院血液学研究所，是目前国内造血干细胞研究最权威的单位，承担着国家在血液学和血液病方面重大科研课题70多项。中心的主要任务是：1）创造条件吸引和培养干细胞及相关生命科学技术高级研究人员，成为聚拢该领域优秀人才的基地；2）承担国家重大重点的研究和产业化项目的工程研究，成为代表国家水平的干细胞工程技术的新项目发生器；3）集中力量进行优选项目的产业化技术的工程化研究和产业化生产系统集成以及规模化生产的中期试验，成为具有国际先进水平的干细胞新产品孵化器、规模化生产的推进器；4）向干细胞工程产业化基地及其它高新技术企业输出新产品、新项目和新技术，以成果转化或技术入股、资金入股和直接参与经营管理等方式，在干细胞工程技术研究中心周围形成一批参股或控股的干细胞高新技术产业群。中心设有四个部门：干细胞技术产品研发部、干细胞应用基础研究部、干细胞技术临床应用研究部和天津市脐带血造血干细胞库。中心先后承担了国家和天津市各类基金计划38项，发表学术论文130余篇，出版专著3部，获得国家自然科学二等奖1项，省部级以上科技成果奖7项，获发明专利授权3项，建立了干细胞库、干细胞扩增、基因工程制药、基因治疗等10多个高技术平台，从国内外引进20多名干细胞人才，培养了6名博士后，107名研究生，为国内培养了专业技术人员300余名。4.1.2.细胞产品国家工程研究中心细胞产品国家工程研究中心成立于2004年，位于天津滨海新区，是经国家发改委批准组建的。主要从事细胞治疗产品、体内外分离与扩增干细胞、基因工程多肽药物等的研究开发，旨在加速干细胞工程技术开发和基因工程药物的科研成果向现实生产力转化。中心的发展目标是建设成为世界一流、国内领先的细胞产品研究、开发、存储和应用中心，真正承担起推广和扶植各地干细胞研究和应用的责任，成为中国干细胞产业化领域的领跑者，带动国家细胞产品生物产业链和产业群的发展和繁荣。中心拥有一流专家、博士和硕士研究人员20余人，有先进的仪器设备和525平方米的实验室，建有脐带间充质GMP级生产车间（包括万级生产区和检验区）；建立了标准化的干细胞分离、检测、培养、扩增和保存的配套工艺技术和质量控制体系；运用拥有自主知识产权的人胎盘、脐带间充质干细胞库及其构建方法，建成了全球首个脐带间充质干细胞库。中心开发的干细胞治疗新产品脐带间充质干细胞注射液（国家“863”计划重大项目），已进入新药申报、临床实验阶段，为治疗恶性肿瘤、血液病、神经损伤、肝病、糖尿病等重大疑难疾病开辟了一条全新的途径。目前中心已初步具备批量生产脐带间充质干细胞注射液的能力。4.1.3.人类胚胎干细胞国家工程研究中心人类干细胞国家工程研究中心成立于2004年，是国家发改委批准组建的，由卢光琇教授担任首席科学家。中心的主要任务是：建设干细胞技术的研究和产业化平台，研究建立干细胞技术标准和应用标准，开发与干细胞技术相关的新工艺、新技术、新装备、新产品，对重要科研成果进行工程化研究和系统集成，同时还开展技术咨询、服务和国内外学术交流等活动，促进干细胞技术的产业化进程。中心现有教授6人，其中博士导师4人，硕士导师5人，副教授9人，学术梯队中有博士学位者达54% 。目前中心主要着眼于研究和开发成骨干细胞、造血干细胞、神经干细胞和胰岛干细胞等，建立以胚胎干细胞为主，以成体干细胞为辅的技术平台，力争在攻克癌症、肿瘤等方面有所突破。4.1.4.华南干细胞与再生医学研究所华南干细胞与再生医学研究所成立于2007年8月，首任所长由中国科学院广州生物医药与健康研究院院长裴端卿兼任。研究所旨在干细胞和再生医学领域建设集基础研究、技术研发、临床治疗和技术咨询为一体的国际中心。研究所的宗旨是联合华南地区各干细胞与再生医学领域的科研力量，组建协同攻关的国际化干细胞优秀科研团队，紧密结合国家战略规划、临床需要和市场需求，加快基础研究发展，促进相关产业化进程，针对人类重大疾病，探索出可行的干细胞治疗的新途径。华南干细胞与再生医学研究所已在干细胞与再生医学研究领域形成了一支专业结构互补性强、学术思维活跃、专业覆盖面广、技术力量雄厚的高水平学术队伍。现有固定人员超过100人，包括12位留学归国研究员，数名副研究员。研究所还组建了干细胞海外创新团队，该团队既是研究所干细胞领域的主要国际合作对象，更是研究所与国际合作的桥梁。研究所的研究范围包括干细胞多能性维持、干细胞分化的机制、干细胞的细胞周期、神经干细胞研究、干细胞化学生物学、干细胞研究技术平台、体细胞的重编程研究及利用动物克隆技术与转基因技术相结合研制与培育和干细胞治疗相关的细胞、组织、器官和动物产品。该所在国内率先取得了iPS研究的突破性进展，提升了中国在该领域的竞争力。目前，以华南干细胞与再生医学研究所所为理事长单位的广州干细胞与再生医学技术联盟业已成立。4.1.5.中国四大干细胞库4.1.5.1北京干细胞库北京干细胞库成立于2007年1月。主管机构为中国科学院暨天津干细胞与再生医学研究中心。由中国科学院动物研究所会同天津市中心妇产科医院，北京大学干细胞中心，首都医科大学宣武医院共同支持建立