諾獎得主山中伸彌：多能干細胞臨床治療，未來可期

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圖1. 使用PSC進行細胞治療的臨床試驗

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多能干細胞的體外無限增殖潛能，可喜易可悲，這無疑是一把雙刃劍。雖然可以提供大量各種類型的細胞來源，可以量產，但是如果細胞移植后在體內擴增可能導致腫瘤。

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多能干細胞致瘤性風險可來源于三個方面：

▉?未分化和/未成熟細胞引起的致瘤性

多能干細胞治療中最嚴重的問題無疑是畸胎瘤的形成。多能干細胞產品在體內可能形成腫瘤或異位組織，特別是當移植到患者體內的最終產品存在殘留多能干細胞或高度增殖的祖細胞時，風險更甚，導致畸胎瘤或其他腫瘤。因此，研究人員必須防止畸胎瘤和其他腫瘤產生。在細胞移植治療中，移植的細胞越少，腫瘤發生的風險就越小。

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想要減少畸胎瘤發生，首先要建立有效的體外定向分化。Takahashi等在首次臨床移植工作中獲得了>95%的純度來源于iPSCs細胞分化的視網膜色素上皮細胞（RPE細胞）。在這項工作中，將iPSC衍生的RPE細胞應用于年齡相關性黃斑變性患者，幾乎沒有剩余的細胞對未分化細胞的標記物呈陽性。所需的細胞數量相對較少，加上移植部位容易獲得，因此在2014年進行了臨床試驗，距首次報告iPSC僅用了7年時間。

其次要純化去除未分化的細胞。分化細胞的持續擴增也可能誘導腫瘤。嚴格篩選iPSC細胞系也變得十分重要。抑制細胞復制殖的關鍵信號通路，已被用來抑制未成熟神經祖細胞致瘤性。在受體和移植的iPSC之間故意錯誤HLA等位基因，這樣當出現意外細胞增殖時，就可以通過停用免疫抑制劑來消除移植細胞。自殺基因方法的使用也被考慮作為額外的安全保障。

▉?重編程因子引起的致瘤性

這是iPSC移植所特有的風險。iPSC產生過程中的四種重要的重編程因子均與致瘤性相關，尤其是c-Myc。為了增加重編程效率的因子，如p53的顯性陰性突變體等也會致瘤。因此，在iPSC用于臨床細胞治療時，要謹慎地排除這些致癌轉基因的整合。

▉?基因突變引入的致瘤性

基因變異引起腫瘤的風險在多能干細胞和其他任何體外擴增培養的細胞中都會出現。這種情況也是最難以克服的情況：細胞在體外培養時候不可避免地會引入突變。核型分析、芯片檢測、二代測序等技術能夠對移植前細胞進行很好地變異檢測，避免異常細胞用于細胞治療。但是突變來源，以及突變帶來的影響，還不能很好地進行解釋說明。

還有一個關鍵問題尚不清楚，iPSC重編程本身是否具有誘變性。這是個有爭議的問題，盡管有研究給出了肯定的回答，但是需要被進一步探討和解決。另外，發生基因突變時，但不一定會增加癌癥風險，從而停止多能干細胞的細胞治療呢？

同樣的突變是否會影響不同疾病的治療，這個不清楚。目前對于癌癥基因的定義，并沒有統一的認識。必須承認的是，并非所有癌基因突變都是致病的。即使是健康的個體也存在著癌基因的突變，從而增加了風險分析的復雜性。

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▉?人類多能干細胞的HLA單倍型庫

圖2、HLA純合供體的優勢

▉?HLA“隱身”法

隨著基因編輯技術，尤其是CRISPR技術的出現，多能干細胞中的HLA基因可以被失活。一種新的減少免疫排斥的方法——HLA“隱身”出現了。

HLA單倍型匹配和HLA“隱身”各有其利弊。前者避免了脫靶效應，但是其對NK細胞攻擊的敏感性可能低。目前，生產GMP級的多能干細胞生產線至少需要花費20萬美元。此外，監管部門將要求對每一個細胞株進行嚴格的臨床前數據。細胞系之間的異質性是使用多個細胞系進行細胞治療的一個障礙。而HLA“隱身”法的最大的優勢在于，利用少量的細胞系即可覆蓋整個世界人群，有可能成為通用型細胞來源。既可減少細胞治療時間和金錢成本，也可減小細胞異質性。

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雖然多能干細胞仍然面臨很多挑戰，但仍不能阻擋人類多能干細胞在細胞治療和其他應用方面的巨大潛力。超過14種疾病和損傷的細胞療法已經或即將進入臨床試驗。多能干細胞技術的其他應用也在穩步推進展：包括如血液疾病（比如白血病）的干細胞治療，用于治療肝衰竭的肝臟類器官，用于治療腎衰竭的腎臟類器官。

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大量的科學家仍然持續在這一領域進行努力耕耘，不斷克服剩余的障礙。山中伸彌教授相信，在不久的將來，基于多能干細胞的細胞治療技術將成為一項真正的臨床選擇，在全球范圍內為病人帶來福音。

山中伸彌教授原文：