趙廣立 韋夢    中國科學報

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干細胞治療心臟病作為當今醫學領域的熱門研究之一,人們對其寄予了厚望。


然而所謂的“c-kit陽性心臟干細胞”(以下簡稱c-kit干細胞)居然并不存在,造假者不僅在美國騙取了高額研究經費,而且誤導了全球相關研究,幾乎欺騙了全世界。


不過,隨著輿論的發酵,不少人開始質疑干細胞技術在治療心臟病方面的潛力。


c-kit干細胞涼了,干細胞治療心臟病還靠譜嗎?通過查閱文獻和咨詢相關領域技術專家,《中國科學報》作出以下解讀。

神話破滅不代表“心肌再生”被顛覆


“這一事件的曝光并不是什么新鮮事,學術界對c-kit干細胞的調查已經有四五年了。”美國北卡羅萊納大學教堂山分校(UNC)人類多能干細胞實驗室學術主任、UNC McAllister心臟研究所副所長錢莉對《中國科學報》記者說,“我們一直都不相信這種干細胞的存在,現在終于溯本清源了。”


錢莉說,c-kit干細胞并不存在的結論,在領域內達成共識已有多年,這次終于“被報道出來并引起軒然大波”。


但是,錢莉強調:c-kit干細胞神話破滅不代表心肌再生整個領域的顛覆。


錢莉介紹說,科學家早在一些兩棲動物(如蠑螈)的強大自我再生能力上得到啟發,繼而發現模式生物斑馬魚心臟有自我修復能力,在這方面杜克大學Kenneth Poss實驗室做了許多前瞻性工作;得州西南醫學中心的研究人員還發現,小鼠心臟在出生后1周仍有再生能力。


另外,還有許多實驗室致力于找到在進化過程中可能丟失或未發現的開啟心肌再生的“鑰匙”,如貝勒醫學院James Martin實驗室、英國牛津大學Paul Riley實驗室、以色列魏茲曼科學院Eldad Tzahor實驗室,并取得了一些可喜的進展。


“干細胞鑰匙”不止一把


對心肌再生的探索,全球科學家開展的研究遠遠超出c-kit干細胞范疇。


而錢莉提醒道,具體到利用干細胞技術研究心肌再生這一命題,須廓清的一個事實是,干細胞治療心臟病的大門并未關閉,而且開啟心肌再生的“干細胞鑰匙”不止一把。


這首先是因為,被證明存在謬誤的“尋找c-kit干細胞”只是諸多嘗試之一,此路不通還有他路——很多科學家正在探索利用胚胎干細胞、間充質干細胞以及誘導多能干細胞(iPS細胞)等研究心肌再生;第二,人們對干細胞用于心肌再生的探索并不止于直接分化為心肌細胞,已有研究發現干細胞的旁分泌作用對心臟修復也非常重要。


多年來,科學家在這些方面取得了不少可觀的進展。


胚胎干細胞是一種全能干細胞,人類身體中所有的細胞種類都是由它分化而來,其中當然包括心肌細胞。


《自然》和《自然—生物技術》都曾發表過胚胎干細胞治療心臟病的研究成果。


2014年,科學家在《自然》上表示,人類胚胎干細胞衍生的心肌細胞可以使發生梗塞的獼猴心臟再血管化。


2018年,《自然—生物技術》也發表了類似的成果:華盛頓大學的研究人員發現胚胎干細胞衍生的心肌細胞形成了新的肌肉,并融入心臟,使心臟再次擁有泵血的功能;在一些動物身上,這些細胞使心臟的功能恢復到正常值的90%以上。


iPS細胞與胚胎干細胞具有相似的多能性,日本京都大學教授田中伸彌曾因發現iPS細胞獲得2012年諾貝爾生理學或醫學獎。


利用這項技術,科學家可以用病人自己的體細胞誘導成干細胞,再在適當條件下定向分化(如心肌細胞等),并用于治療疾病。


美國華盛頓大學Charles Murry實驗室多年致力于移植iPS細胞分化的心肌細胞到受損心肌,并已經在靈長類動物中嘗試取得了振奮人心的效果。


美國杜克大學Nenad Bursac實驗室曾將iPS細胞分化的心肌細胞和生物材料相結合,制造出3D模擬心肌薄膜,并在大動物模型中開始積極嘗試。


2016年,《科學—轉化醫學》刊登的研究揭示,由iPS細胞衍生的心肌細胞和內皮細胞創建的“人工心臟組織貼片”可以使動物梗塞心臟部位再生(再次血管化),并且改善了心室功能。


值得一提的是,今年7月,iPS細胞治療心臟病的全球首個臨床試驗在日本獲得了批準。


具體來說,日本政府批準了將iPS細胞衍生的心肌細胞薄片(0.1毫米)植入到缺血性心肌病患者心臟表層,該臨床試驗預計在2019年3月啟動。


間充質干細胞也是一種多能干細胞,可以分化為身體組織中的多種細胞。科學家們發現,間充質干細胞“魔力”似乎不在于直接分化成心肌細胞,而是分泌多種細胞因子和生長因子,促進心臟的自我修復。


實際上,間充質干細胞也是心臟病治療領域目前唯一已經進入臨床實驗的干細胞。


2018年9月,《干細胞轉化醫學》對23項臨床研究1148例患者的試驗結果進行了統計分析,結果顯示,間充質干細胞治療急性心梗和缺血性心力衰竭的整體結果是積極的,患者總體心臟功能有顯著改善,而且這種療法看起來是安全的。


未來聚焦三條可取之路


記者了解到,干細胞治療心臟病的潛力不僅吸引了大量科研工作者,還牽動著一些企業家的神經;相關的探索也不再局限于基礎研究領域,在臨床應用領域也越來越受到重視。


一個例子是,今年5月,醫藥巨頭阿斯利康宣布與瑞典一家生物公司合作啟動干細胞治療心臟病的項目。


“還有許多科研工作者,為找到心肌再生的最佳方案而辛勤工作著。”錢莉說,這次的撤稿事件,人們不能杯弓蛇影,把干細胞治療心臟病一竿子打死;更不該因噎廢食,全盤否認干細胞在心肌再生中的應用和前景,而應汲取教訓,腳踏實地地做好每個實驗,認真如實地報道每個發現。


談及心肌再生領域的未來研究方向,錢莉認為主要有三條可取之路。


其一,是找到那把開啟內源心肌細胞自我再生的“鑰匙”,如何讓它們在“需要的時候”重新分裂增殖;其二就是干細胞療法,這包括植入間充質干細胞、多能干細胞分化的心肌細胞及其衍生出來的心肌薄膜、三維立體組織、外泌體等;最后是“在體重編程”,即將受損情況下正在變成瘢痕組織的成纖維細胞轉分化成心肌細胞。


“未來科學家需要進一步立足于提高改進效率、方法和轉化應用,力求安全簡易快捷。”錢莉提醒道。


事實上,干細胞領域作為發育生物學和細胞生物學的一個交叉分支,已有半個世紀的發展和傳承,并在不斷自我糾錯中曲折前進。


“心肌再生是一個迫切需要解決的難題,值得研究者投入和努力。”錢莉說,不過,科學道路一向曲折,不可能一蹴而就,需要大眾的支持和理解,給予科研工作者們一個正面積極的環境去探索科學的真相。


《中國科學報》 (2018-10-30 第1版 要聞)


2018年11月06日

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