撰文：步步先生/南山小仙
来源：干细胞者说
在最艰苦的岁月里，
怀抱希望，相信总有一天，
你会笑着跟人诉说你身上的每一道伤痕。
----致所有技术科研人员
多能干细胞
（Pluripotent Stem Cells, PSC）
，以胚胎干细胞
（Embryonic Stem Cells, ESC）
和诱导性多能干细胞
（induced Pluripotent Stem Cells, iPSC）
为代表。
1998年首次报道人类ESC
从囊胚期胚胎中分离出来
，2007年首次报道人类iPSC获得成功。
多能干细胞的发现，已经彻底改变了干细胞研究和基于细胞的治疗，
开辟了再生医学的新时代，特别是细胞治疗来替代丢失或受损的组织。
多能干细胞逐渐被探索用于各种疾病和损伤的细胞治疗
（如帕金森，脊髓损伤、年龄相关黄斑变性等）
。
关于临床应
用，
但ESC
的伦理问题
和
免疫排斥反应问题凸显，使得iPSCs在疾病的治疗方面拥有更大的应用前景。
注：使用PSC进行细胞治疗的临床试验（来源于参考资料1）
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01
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多能干细胞
属
于可自我再生的细胞类型，具有分化为三个胚层各种细胞的能力。从历史上看，第一个多能细胞系是由人类生殖细胞肿瘤和小鼠未分化隔室建立的胚胎癌
（embryonic carcinoma，EC）
细胞系。尽管，EC细胞在体外是一种强大的工具，但由于其癌症来源和非整倍体基因型，这些细胞不适合临床应用。
1981年，科学家们建立了第一批小鼠胚胎干细胞。小鼠ESCs来源于胚胎着床前囊胚的内细胞团
（ICM）
。
囊胚具有独特的生物结构，含有滋养层和ICM, 最终ICM发育成胎儿各个组织，滋养层细胞发育成胎盘和胎膜。
在胚胎发育过程中，
ESCs
只存在很短的一段时间，而在体外，ESCs则可以未分化状态无限扩增。在过去的40年里，小鼠ESCs的发现极大地改变了生物医学研究和再生医学领域。
1998年，威斯康星大学
麦迪逊分校
的大佬詹姆斯-汤姆森
（
James Thomson
）
教授
从囊胚期胚
胎中
分离
出世界上第一株人类胚胎干细胞系，
引发了全球媒体和伦理研究委员会的巨大争议，因为反对人类胚胎用于研究目的。
使用hESCs的研究已经证明了它们在临床环境中的治疗潜力。
关于临床应
用，
但hESC
的伦理问题
和
免疫排斥反应问题凸显。
2006年，日本京都大学山中伸弥
（Shinya Yamanaka）
教授和他的学生兼助手
高桥和利
（Kazutoshi Takahashi）
采用四种转录因子
（Oct-3/4, Sox2, Klf4和c-Myc，称为OSKM）
，
从小鼠体细胞中制备出
第一批小鼠诱导多能干细胞。
2007年，Takahashi等人使用相同的OSKM因子成功制备出第一株人类诱导多能干细胞，具有与hESCs相似的分子和生物学特征。
从那时起，hiPSC被广泛研究，扩大了我们对许多疾病发病机制的认识，有助于我们开发新的细胞疗法和进行个性化医疗。
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02
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自从1998年第一株人类胚胎干细胞建系以来，多能干细胞的研究在再生医学、疾病建模、药物筛选和干细胞治疗方面取得了重大进展。在临床试验中，hESCs的使用依然受到伦理问题和严格监管的限制，有限的临床前数据支持其治疗潜力。不可否认的是，hESC在疾病的治疗方面取得一定的成功。
2012年，Steven Schwartz研究团队报告了第一个使用hESC来源的视网膜色素
上皮
（RPE）
治疗Stargardt黄斑营养不良症的临床证据，这是一个干性年龄相关性黄斑变性患者。
在
RPE
分化率大于
99%
的情况下，每例患者单眼视网膜下腔内注射
5×10*4
个
RPE
。
由于分化
RPE
的hESC源暴露于小鼠胚胎干细胞，因此被认为是异种移植产物，需要较低剂量的免疫抑制处理。
本研究表明，
hESCs
通过分化为功能性
RPE
而改善了患者的视力，没有任何严重的不良事件。
随后，开展两项I/II期临床试验，并于2015年发表了研究结果。在临床试验中，患者被分为三组，接受三种不同剂量的hESC-RPE，单眼10×10*4、15× 10*4和50×10*4个RPE细胞。随访22个月，19例患者视力改善，7例患者无改善，1例患者视力进一步下降。技术挑战在于给药后RPE的不平衡增殖，这个现象在72%的患者治疗后观察到。
在两名年龄性黄斑变性的韩国患者和两名患有Stargardt黄斑营养不良的患者中也进行了类似的方法。研究
结果：证实了
hESC-
RPE细胞的安全性，有3例患者的视力有所改善。
最近，中国研究人员在无异种培养条件下也开发了临床级的hESC-RPE细胞，用于治疗湿性年龄相关性变性
患者。
由于h
ESC
的伦理问题
和
免疫排斥反应问题凸显，使得
hiPSC
-
RPE
细胞成为治疗黄斑变性的潜在细胞来源。
虽然
RPE
分化方案
已经得到
优化
，用以提高
hiPSC-
RPE
细胞的疗效，但依然不足，耗时且费力。
为了临床应用，利用对
FGF/MAPK
信号通路的短暂抑制，利用无饲养层培养条件，开发了一种将
“
启动
”
到
“na
ï
ve
”
状态的
hiPSCs
向
RPE
有效分化的方法。在整个分化过程中，
hiPSC
中特异性转录因子的过表达也是一种产生大量临床使用的
RPE
细胞的有趣方法。
在最近研究中，三种转录因子
（OTX2、PAX6和MITF）
的过表达刺激了hiPSC向RPE的分化，产生了适合移植的功能性RPE细胞。迄今为止，尽管来自I/II期临床试验的报告数据已经足以支持hESC-RPE细胞的安全性，但仍处于不成熟阶段。
因此，未来的研究应着眼于RPE的细胞制造过程和视网膜下给药途径的发展，以进一步改善RPE制造和植入患者视网膜的效果。
大量研究表明，
hESC
衍生的心肌细胞表现出心脏转录因子，并表现出心肌细胞表型和未成熟的电表型。此外，使用
hPSC
来源的心肌细胞可以提供真正的再肌化和移植所需的大量细胞。因此，这些细胞可能是治疗人类心血管疾病的一种有希望的新治疗方法。
在一份病例报告中，hESC来源的心肌细胞在严重心力衰竭患者中显示出潜在的治疗效果，
并没有出现任何后续并发症
。这项是一项hESC-心肌祖细胞治疗重度心力衰竭中的
1期试验
，评估从hESCs-心肌祖细胞在纤维蛋白凝胶支架中的安全性，用于治疗10例重度心力衰竭患者
（
NCT02057900
）
。研究结果令人鼓舞；不仅证明hESC-心肌祖细胞达到临床级标准，并将其与组织工程支架结合可治疗严重心脏病
（第一位患者已于2021年10月达到7年随访期）
。
目前，两项使用hESC来源心肌祖细胞的临床试验
正在进行中
。
值得关注的是，研究结果将为批准商业化铺平道路。第一项试验由
HEARTSHEET
®
的发明者之一，大阪大学的心脏外科医生
Yoshiki Sawa
教授通过 iPSC制成心肌细胞薄片，用于治疗心力衰竭。
目前，研究小组正在进行一项临床试验，以验证心肌细胞薄片治疗心力衰竭的安全性和有效性
（jRCT2053190081）
。临床适应症是
缺血性心脏病
，招募10个病人。
