在历经十多年的科学探索和伦理之争后,已有数种基因疗法开始向人类临床试验推进。究竟其中的哪一种会首先亮相?从目前的脊椎到皮肤等,世界各国正在竞相开展临床植入人类胚胎干细胞生成的人体组织的研究。
最具价值也最有争议
人类胚胎干细胞具有独树一帜的生成所有人体200种组织的能力――培育出一系列人类胚胎干细胞系并植入源自这类细胞系的人体组织和器官,以利于组织最佳匹配以防止免疫排斥反应。
在奥巴马政府取消布什政府禁止用联邦政府经费资助人类胚胎干细胞研究的禁令后,另一个挑战隐约出现:干细胞颇具价值的多能性使其在人体中的行为变得不可预测。这表现在类似美国食品与药物管理局(FDA)之类的监管机构对由人类胚胎干细胞培育出来的组织(器官)的审慎态度上。他们担心的是,如果人类胚胎干细胞系未能分化成为所需的组织,它们就会脱离靶标,干扰其他人体组织的生理活动甚至向癌变转化。
显微镜下的胚胎干细胞
2009年1月,加利福尼亚州杰龙生物技术公司率先实施了将源自神经细胞的人类胚胎干细胞植入人体以治疗脊椎损伤患者。但在一些试验的动物体内发现囊肿生成后,这项测试现已被搁置。
2009年11月下旬,马萨诸塞州先进细胞技术公司(ACT)向FDA提出申请,允许他们利用人类胚胎干细胞培育的细胞治疗一种罕见的遗传性眼疾。在安全关注问题上,ACT科学主管罗伯特·兰扎(Robert Lanza)引述了好几条理由试图说服FDA。新加坡医学生物学研究所的艾伦·科尔曼(Alan Colman)对这一试验充满期待。他说:“我认为ACT的眼疾治疗靶标较杰龙公司更有效果。尽管安全问题依然存在,但是易于控制。”
以下是最近一年计划实施的5项利用人类胚胎干细胞实施的疗法:
眼 睛胚胎干细胞进入人体治疗首先可能用于拯救视力。2009年11月,ACT向FDA申请的HESCs疗法,即允许实施将取自视网膜色素上皮细胞(RPEs)的干细胞植入12名身患斯塔加特氏黄斑营养障碍病的患者体内,这种罕见的遗传疾病导致中年失明。
RPEs的功能是在视网膜感光细胞下生成一层细胞膜,可以提供养份、循环色素以及处置废弃物。在患有斯塔加特氏眼疾的人体内,RPEs退化丧失功能。ACT对患有斯塔加特氏眼疾的实验鼠进行了试验,实验鼠的视力在植入RPEs后恢复到“正常”水平。ACT认为,植入眼内的细胞不大可能迷失方向,因为它们不经过血流与身体其他部位连通,追踪和清除这些细胞也较为容易。
皮 肤虽然迄今人类胚胎干细胞始终在鼠体上进行测试,设想,如果采用由干细胞培育的皮肤作为烧伤患者的临时替代物,直至患者从其自身组织中生长出皮肤。法国埃夫里市干细胞疗法和单基因疾病探索研究所采用HESCs生成的角化细胞片段(待细胞成熟后进入皮肤),附着在实验鼠皮肤上,由此生成了人体皮肤上表皮(5层表皮)。相关研究人员称,眼下他们正在筹划一次人体测试,计划年内向法国主管当局提出申请,希望继续推进这项研究。
胰 腺两家公司将承担起将HESCs转变为分泌胰岛素用于治疗糖尿病β细胞的任务。
首当其冲的是加利福尼亚圣地亚哥的Novocell公司。该公司在动物试验的基础上,计划把上述细胞植入一种可输入氧气、营养物质和激素的移植装置上。公司发言人指出:“这种经移植后的装置固定在皮肤下方,方便监测装置的运作情况,如有必要随时可以回收。”此外,杰龙公司也已经从人类胚胎干细胞中衍生出胰岛状细胞,开展糖尿病治疗的研究。
脊 椎从以往试验历程看,源自人类胚胎干细胞的神经干细胞肯定是第一批被植入人体的细胞。尽管杰龙公司的相关试验因实验鼠出现囊肿被FDA叫停,但他们解释说,囊肿并未扩散到损伤部位之外,也没有显现危害动物生存的迹象,并希望2010年9月继续将神经干细胞应用拓展到颈部损伤的患者。该公司发言人宣称,公司还在探索这种细胞的其他应用途径,包括多发性硬化、中风和阿尔兹海默氏疾病。
心 脏巴黎乔治·蓬皮杜医院的菲利普·迈纳斯克(Philippe Menasche)及其研究人员希望,到2012年采用人类胚胎干细胞生成的细胞修复受损的心脏。在实验中,他们把源自心脏前体细胞生成的干细胞植入心脏病发作的动物心脏后,干细胞发育成跳动心脏的细胞,用以帮助修复受损的组织。
迈纳斯克说:“我们计划在今后两年内投入临床应用。不过我们不会急于行事,以及对于干细胞治疗是否会生效持审慎态度。此外,杰龙生物技术公司也在探索由人类胚胎干细胞衍生的心肌细胞,开展衰微心脏的治疗研究。
资料来源New Scientist
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首批癌症基因组序列揭示变异如何导致疾病产生
科学家从45岁身患黑素瘤皮肤癌和55岁身患小细胞肺癌的患者体内提取癌变细胞,然后利用基因测序仪分别解读患者的癌变细胞和健康组织的完整基因组。通过比对病变和健康细胞的遗传构造,科学家在建立仅在癌变组织中发现的所有分类目录后,发现其中的大多数遗传缺陷都是无害的,但是,一旦变异造成的损伤就会促使细胞癌变。
英国韦尔科姆基金会桑格研究中心的癌症基因组工程主管迈克·斯特拉顿(Mike Stratton)说:“变异测试图形的应用在癌症研究史上是一个十分重要的时刻。以前我们从未见过癌症以这种方式被揭示出来。
科学家聚焦皮肤癌和肺癌是因为环境诱因显著。黑素瘤大都由于孩童时过度暴晒阳光中的紫外线所引发,而几乎所有小细胞肺癌都是由吸烟造成的。
在肺癌患者案例中,科学家发现2.3万个变异是患病细胞所特有的,几乎所有变异是由60种左右的烟雾中的化学物质造成的。这些化学物质附着于DNA并使其变形。该课题负责人彼得·坎贝尔(Peter Campbell)说:“我们有把握认为,每吸入15支烟就将一个变异附着到基因组中。结论确实令人惧怕,因为许多人每天都要吸一包烟。”
英国肺癌死亡率占癌症死亡总数的1/7,几乎无法治愈,确诊后不到10%的患者存活5年以上。调查发现,诱发肺癌风险在已戒烟10年以上的人群中大幅度下降。而皮肤癌细胞的基因测序揭示,3.3万个变异是由直接暴晒阳光造成的。
针对上述两类癌症患者的研究中,科学家见识了多种不同形态的变异。最常见的是位点变异,位点变异表现为将遗传编码的一个字符“翻转”到另一个遗传编码的字符中。其中更为复杂的变异涉及DNA序列的缺失或额外的添加,偶尔出现染色体断裂或者以错误的方式结合在一起的现象(这项研究工作发表在《自然》杂志上)。
随着遗传检测技术的进步,这项技术有望在10年内成为癌症患者的常规检测程序。几个月前,桑格研究中心的科学家对这项检测估价为10万美元/人。但是18个月之后,他们期待报价跌至2万美元。
这项为期10年的工程将帮助癌症专家阐明驱动每种不同肿瘤癌变的特殊变异行为。科学家希望通过认识常见癌症背后的遗传缺陷,研制出更为强劲和精确的抗癌药物。
资料来源The Guardian
编译 易家康
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