來(lái)自日本的科學(xué)家們利用重編程小鼠干細胞生成了皮膚和骨髓,并將它們移植到基因相同的小鼠體內,證實(shí)不會(huì )引發(fā)強烈的免疫反應。
這些發(fā)表在1月9日《自然》(Nature)雜志上的研究結果,應該可以讓那些指望利用誘導多能干細胞(iPSCs)來(lái)治療疾病的研究人員消除疑慮。2011年,同樣發(fā)表在Nature雜志上的一項研究發(fā)現:iPSCs可能會(huì )遭受免疫系統排斥,即便是將細胞注入供體自身體內時(shí)。免疫反應有可能會(huì )破壞移植物,導致治療無(wú)效。這使得人們對于iPSCs實(shí)驗性治療的前景產(chǎn)生了質(zhì)疑。
兩項相互矛盾的研究之間存在的技術(shù)差異,使得人們很難估計iPSCs是否真的可以避免免疫攻擊。但加州大學(xué)戴維斯分校的細胞生物學(xué)家Paul Knoepfler(未參與兩項研究)認為,新研究結果是“非常令人鼓舞的。它們強有力地表明,未來(lái)將人類(lèi)iPSC治療回輸給同一患者,或許不會(huì )引發(fā)臨床顯著(zhù)的免疫反應。”
2006年,來(lái)自日本京都大學(xué)和Gladstone研究所的山中伸彌(Shinya Yamanaka)首次生成了iPSCs,因這一成果他獲得了2012年的諾貝爾醫學(xué)獎。利用他的技術(shù),可以將成體細胞逆轉至干細胞樣狀態(tài),為培育定制組織提供了一種有前景的方法,且避開(kāi)了獲取人類(lèi)胚胎干細胞(ESCs)的倫理學(xué)難題。由于iPSCs來(lái)自患者自身組織,將它們移植回相同個(gè)體,應該有可能不會(huì )引發(fā)免疫反應。
然而在2011年,來(lái)自加州大學(xué)圣地亞哥分校的徐洋(Yang Xu)教授卻駁斥了這一假設。他的研究小組利用一種小鼠皮膚細胞生成了iPSCs,將其移植到基因相同的小鼠體內。以這種方式移植的ESCs形成了畸胎瘤,證實(shí)其確實(shí)具有多能性。但徐洋的iPSCs卻無(wú)法形成畸胎瘤,因為它們受到了小鼠白細胞的攻擊,遭到了排斥。
這一研究引起了人們對于iPSCs醫學(xué)應用的擔憂(yōu),但來(lái)自日本**放射學(xué)研究所的Masumi Abe則對此不太相信。首先,他的研究小組用更多的iPSCs和ESCs細胞系重復了相同的實(shí)驗,證實(shí)當移植到基因相同的小鼠體內時(shí),兩者同樣能夠形成畸胎瘤,并沒(méi)有免疫排斥跡象。
Abe還認為,將焦點(diǎn)放在畸胎瘤上是一種完全錯誤的做法。“鑒于畸胎瘤是一類(lèi)腫瘤,它們會(huì )引發(fā)免疫反應,這并不令人感到驚訝,”他說(shuō)。并且它們也與臨床無(wú)關(guān)。在臨床應用中,移植前iPSCs 會(huì )首先被轉化成其他的細胞類(lèi)型。Abe認為評估那些分化細胞更為重要。
他的研究小組將iPSCs或ESCs與小鼠胚胎相融合,隨后小鼠胚胎發(fā)育形成了包含各種細胞類(lèi)型的嵌合子小鼠。然后,它們將來(lái)自這些動(dòng)物的皮膚移植到基因相同的小鼠身上。來(lái)自?xún)山M的移植物在2個(gè)月后仍然如前,表明iPSCs和ESCs一樣,觸發(fā)的免疫反應極其微小。
骨髓移植物顯示出同樣的情形。不論是來(lái)自iPSCs或是ESCs,它們同樣能很好地存活,讓遭受致命輻射的小鼠的骨髓獲得重建。
研究結果是令人充滿(mǎn)希望的,但Abe生成嵌合子小鼠的技術(shù),以及將它們作為供體的做法,遭到了其他研究人員的質(zhì)疑。徐洋說(shuō)這種方法是“有缺陷的”——早在將iPSCs移植到其他小鼠體內之前,嵌合子小鼠的免疫系統就已經(jīng)對來(lái)源于iPSCs的問(wèn)題細胞產(chǎn)生了排斥或耐受。這或許可以解釋為何這些移植會(huì )如此成功,而在臨床上這卻并非是一種可行的方法。與之相反,人類(lèi)的iPSCs是在實(shí)驗室培養物中分化為更特化的細胞得。
Knoepfler認為:“這一區別非常重要,因為這些細胞有可能是因為在實(shí)驗室中培養而具有較高的內在免疫原性。”
牛津大學(xué)干細胞研究所聯(lián)合主任Paul Fairchild認為,這一差異或可解釋Abe和徐洋兩者研究相互矛盾的結果。徐洋研究組認為,成體細胞去分化為iPSCs促進(jìn)了兩種基因Zg16和Hormad1表達,它們是免疫系統的靶標。但在A(yíng)be的嵌合小鼠中,研究小組未發(fā)現這種增高現象。
“通過(guò)生成iPSC源性小鼠,Abe研究小組可能無(wú)意地繞開(kāi)了這一免疫排斥問(wèn)題,因為相比體外認為條件下進(jìn)行分化,在正常小鼠發(fā)育過(guò)程中更有可能適當發(fā)生這些基因沉默,” Fairchild說(shuō)。由于人類(lèi)iPSCs必須是在人為條件下轉化為其他細胞,他補充說(shuō):“我認為,iPSC分化產(chǎn)物是否將會(huì )有免疫原性,其爭議還將持續。”
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