干細胞專欄

漢氏聯合成果專欄21: 干細胞制備工藝體系獲北京市科技發明獎


漢氏聯合開創的干細胞制備工藝體系榮獲2018年北京市科學技術發明獎二等獎,這是2018年北京市唯一獲獎的干細胞產業化科技項目。


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該獲獎項目的名稱: 圍產期間充質干細胞規模化分離制備技術體系的建立及其應用


該技術體系以圍產期臍帶和胎盤間充質干細胞為主線,結合干細胞特性和基因穩定性的技術、種子干細胞庫技術、成品庫技術、干細胞活性精確分析技術等,形成了完整的干細胞庫及細胞產品制備技術流程,包括供者篩選、組織(胎盤、臍帶等圍產期組織)采集,胎盤干細胞分離與培養鑒定、種子干細胞檢測保存、終產品規模制備與檢測、保存和發放使用的技術體系。


該成果獲發明專利6項、實用新型專利1項,發表論文49篇。成果組建了世界上第一個圍產期間充質干細胞庫,為公眾提供干細胞存儲服務,同時提供高純度圍產期間充質干細胞供研究使用,對圍產期間充質干細胞研究開發與應用起了積極的推動作用。


本次獲獎是北京市政府對漢氏聯合科研實力的又一次肯定。


這一獲獎項目所代表的干細胞技術體系,對于我們每位普通人來說,有何意義呢?


可以說,意義很大。


每個孩子在出生時,都隨身攜帶了一個無比珍貴的寶藏。


然而,由于認知的局限,我們認識不到這個寶藏的價值,更不知道打開這個寶藏的鑰匙在哪里?


這個寶藏我們既熟悉,又陌生,它就是“臍帶和胎盤”,醫學上統稱為“圍產期組織”。


這個寶藏所含有的寶貝就是“干細胞”。


漢氏聯合這一獲獎的干細胞技術體系,就是打開臍帶和胎盤這一生物資源寶藏的鑰匙。有了這把鑰匙,寶藏中珍貴的干細胞資源才能真正服務大眾。


一、正在發生的醫學革命


2005年8月30日,著名喜劇演員傅彪逝世。傅彪死于肝癌。生前曾在天津市第一中心醫院經歷2次肝臟移植,希望能替換完全失去功能的肝臟。然而,遺憾的是,兩次移植均失敗。


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為什么會移植失敗?


其主要原因是肝移植后發生了嚴重的排斥反應,植入的肝臟不能在體內生長。


未來,如果一位病人的肝臟發生嚴重病變,肝臟不“工作”了,醫生可以取一個干細胞,在生物發生器中制造一個全新的肝臟,并移植入患者體內。這個新肝臟功能良好,同時又不會發生排斥反應。


不僅僅是肝臟,未來我們的身體可以像一輛汽車一樣,哪個部件出問題了,就可以用干細胞再造一個新的,進行替換。


聽起來是不是很科幻。


這就是正在發展中的干細胞再生醫學。


干細胞再生醫學的主角,就是干細胞。


二、如何解決干細胞的來源問題?


干細胞用于疾病治療,首先要解決的是干細胞的來源和存儲問題。


在歐美,干細胞產品的來源主要是成人骨髓和脂肪來源的間充質干細胞,例如,澳大利亞Osiris Therapeutic公司生產的間充質干細胞產品Prochymal來自異體成人骨髓,用于治療移植物抗宿主病;比利時TiGenix公司生產的間充質干細胞Cx601來自異體成人脂肪,用于治療克羅恩病并發復雜肛瘺。


然而,成體組織來源的干細胞存在一些顯著的局限性:


1.干細胞的活性難以保證


科學研究已經證實,我們體內的干細胞會隨著我們年齡的增長活性逐漸降低。也就是說,當我們40歲時,從我們體內提取的干細胞也是40歲狀態的干細胞,其活性會顯著低于18歲時提取的干細胞。


大家一定會注意到,如果一位兒童的手臂跌破了,很快就會愈合。而如果一位80歲的老人跌破了手臂,愈合的時間要長很多,甚至經久不愈。傷口愈合需要補充的新細胞就是由干細胞分化而來的,年齡越小,干細胞活性越好,傷口愈合速度就越快。


為解決干細胞活性隨年齡增大而降低這一問題,Osiris Therapeutic公司就從年輕捐贈者的骨髓內提取干細胞。然而,縱使年輕人,也至少要18歲以上的年輕人,不可能是更年輕的兒童,否則就會違反醫學倫理。


因此,從成人體內提取干細胞,其活性很難達到最佳的理想狀態。


2.成人干細胞的提取會造成人體傷害


大家閉上眼睛回想一下,體檢抽血時你的心跳有沒有加速,是不是很怕直視針頭刺入血管那一刻。


那么,抽取骨髓和脂肪呢?其疼痛和痛苦程度會比抽血多很多倍,甚至可能會對健康造成傷害。這是從成體組織中提取干細胞的另一個弊端。


3.成人組織提取干細胞過程易發生病毒污染


除了過程比較痛苦,在成人組織干細胞的提取過程中(通常是抽吸骨髓和脂肪),成體組織常常攜帶各種病毒,導致提取的干細胞病毒感染率較高。


4.成體干細胞采集量有限,難以進行標準化制備


考慮到安全性,從身體內抽取的組織量不能太大,導致干細胞采集的量有限。另外,每位成人供者的遺傳背景、健康狀況都有所差異,導致來自成人的干細胞產品很難進行標準化制備。


三、更加理想的干細胞來源


上面提到成人組織干細胞的局限性,那么,有沒有更理想的干細胞來源呢?


有,就是圍產期組織(臍帶/胎盤)組織中提取的干細胞。


與成體干細胞相比,圍產期臍帶和胎盤干細胞的優勢主要包括如下圖:


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具體描述如下:

(1)增殖分化能力強。胎盤和臍帶這些圍產期組織是胎兒出生時的“0”歲組織, 從中提取的干細胞是最“年輕”的干細胞。研究表明,從成人體內獲取的干細胞,如骨髓間充質干細胞和脂肪間充質干細胞,其增殖能力顯著弱于圍產期間充質干細胞。


(2)低免疫原性。除胎盤造血干細胞移植治療白血病需要嚴格配型外,圍產期間充質干細胞不表達激活免疫細胞的共刺激分子,能夠逃脫同種異型識別,異體應用無需配型。


(3)基因穩定性好。圍產期間充質干細胞長期體外傳代培養,沒有發生突變,易于質控和規模化制備。


(4)無倫理障礙。胎盤和臍帶的采集對供者無損傷,不必像胚胎干細胞那樣,通過流產獲取,也不必像成體干細胞那樣,通過有創性的操作(抽吸骨髓和脂肪)獲取。


(5)數量豐富。胎盤和臍帶中間充質干細胞的數量非常豐富,間充質干細胞對多數慢性病均顯示治療作用。


四、漢氏聯合技術體系開創高效利用臍帶和胎盤干細胞的新時代


要開一個沃爾瑪或京東,首要任務就是建設一個現代化的商品儲存庫。同樣,圍產期干細胞要服務大眾,就必須要建立臨床應用級別的干細胞庫。


經過多年研發,依托國家干細胞工程技術研究中心和細胞產品國家工程中心的技術實力,漢氏聯合研發團隊在韓忠朝院士的帶領下,成功利用自主發明的技術體系開發了世界首個臨床級臍帶/胎盤干細胞庫,以及臨床級干細胞的制備和應用體系。


臨床級臍帶和胎盤干細胞制備工藝流程極其嚴謹,也非常復雜,下面是工藝流程示意圖。


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圍產期干細胞庫建立示意圖


從工藝圖中,我們可以看出,從臍帶/胎盤的檢測,到種子庫,再到應用庫,都建立了極其嚴格的流程。


每一個甜脆可口的蘋果在到達我們顧客手里之前,從采摘,到運輸,到質控,到篩選,都要經過嚴格的程序。一顆優質蘋果的處理過程尚且如此復雜,干細胞產品制備過程的復雜程度就可想而知了。下圖是從臍帶和胎盤采集到干細胞擴增培養的現場照片。


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臍帶和胎盤干細胞分離培養流程


在過去十多年里,漢氏聯合研發團隊不斷完善臍帶和胎盤干細胞技術體系,所制備的干細胞通過了中國食品藥品檢定研究院的檢定,并開展大量干細胞臨床應用研究。在臨床研究中,治療了300多位患者,包括糖尿病、白血病、自身免疫性疾病、下肢血管病變等。另外,利用該技術體系還開發了多款干細胞1類新藥,已經在中國和法國藥監局的批準下進入新藥臨床試驗階段。


展望


正如美國總統奧巴馬的預言:干細胞科技有望使“絕癥”一詞消失。可見干細胞科技對人類健康的巨大影響。開發天然、安全、有效的干細胞資源是促進干細胞科技造福人類的關鍵。胎盤是目前所知最豐富的天然干細胞寶庫,先進的胎盤干細胞技術體系是打開干細胞寶庫的金鑰匙。所幸的是,漢氏聯合科學家團隊經過多年辛勤的努力,已經握有這把金鑰匙,正在打開干細胞科技時代的大門。


漢氏聯合將繼續圍繞“干細胞”進行潛心研究,求真務實,開拓創新,肩負榮光與使命,打造干細胞再生醫學全產業鏈閉環,為國家謀發展,為人類謀健康。


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