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干细胞研究的真正竞争刚刚开始(The real battle is on)    

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发表于 2011-6-9 12:45 |显示全部帖子
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干细胞领域的明星们经过十多年的准备,基本都登上舞台了,从胚胎干、成体干,到iPSC,再到体外直接转分化,甚至体内重编程,还能有什么新概念不得而知。十年虽然不能说足够让角色成熟,不过十年时间足够从潜在的应用角度来衡量一下各角色的未来前景,或者说谁最有可能最先登上细胞治疗(广义)的舞台。如果这么说太乐观了,换个汤水不换药:谁家面临的实用障碍更多,路更长。成体干似乎自有他们的路子,与其他家没有太直接的利益冲突。而胚胎干受到iPSC的很大冲击,iPSC又受到本身问题不断被发现的困扰以及直接转分化现象的新挑战,构成了干细胞领域最近的巴尔干火药桶。无论谁家说什么,有一点可以肯定,这世界上从来没有什么东西是被人骂出历史舞台的,也就是说争论会继续,而且会加剧研究领域的激烈竞争。这本质上是好事,其实也是必然的。而历史检验的唯一标准,还是实践,换句话说还是细胞治疗的应用前景的实现。而从科研的现实来说,能否有希望获得长久的优势的资源投入的支持,是考验ESC、iPSC以及直接转分化(先不说成体干)谁家更“有希望”的“间接”证据。说“间接”是因为钱不是万能的,钱的走向也常有走眼的时候。比如基因治疗,癌症治疗,一个二十年了,一个三十多年了,都还远没有达到多年的预期。就是干细胞本身,iPSC出风头的时候几乎吸走了所有的研究兴趣和资源,远不能说现在就出局了,但起码当初的很多风险投入(不是投资意义上的风投)一定有人后悔。科学家和研究者可能会说,这是科学必然之路。话是不错,但不能忘了科学与科研并不是在理想的真空中,而是建立在人们希望获得效益的动机基础上的,而且要与其他的科学明星项目激烈竞争,尤其是干细胞这个承载了巨大期望的“万灵丹”,假如说它只是个具有巨大科学价值的基础研究项目,那根本无法获得这么大的支持。4 u1 @' F; V( [1 ~
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在这个背景下,科研者也自然不能不从科研的角度来看待研究对象的应用前景,而且只能是越来越看重应用前景,因为资源分配的耐心是有限度的。干细胞及其相关研究的应用五花八门,但核心概念还是着眼于组织器官修复的细胞治疗即再生医学(具体的概念还可以细分)。胚胎干也好,iPSC也好,体外直接转分化也好,甚至体内重编程也好,目前虽然都很少甚至没有达到临床实验的水准,但也到了可以从临床应用的角度来审视各自的可能性的地步。
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这方面iPSC虽然仍然是最热门的,但实际上处于比较上的劣势。虽然寻找发现各种新的诱导方法仍然能发好文章,比如miRNA,但操作性及其效率仍不足以很快推动iPSC进入应用阶段的工艺化过程。最近被发现的新问题,如免疫排斥问题,以及重编程的实际来源问题,虽然都构成了巨大的威胁,以至于《自然》最新的评论文章题目直接说:iPS cells under attack。但从应用的角度,未必构成最大的障碍。iPSC所需要的突围方向,仍然是尽快证明其效用(utilities),一是通过分化靶细胞证明前临床动物疾病模型的细胞移植效用;二是大规模体外疾病模型药物筛选的工艺化。后者虽然近几个月有不少文章,但在疾病机制的准确模拟与探索上以及标准化高效诱导工艺上,都还远远不足以立刻引入制药业的大规模的投资,形成产业。而iPSC分化为有效功能的靶细胞,移植修复疾病组织的模型,也还不多(如最近的iPSC分化为多巴胺神经细胞治疗大鼠PD模型,文章见下)。如果从理论和方法的角度来看,新东西包括mrRNA诱导的初步结果,丁盛的“半路截和”,以及Yamanaka最新的《Nature》文章:Direct reprogramming of somatic cells is promoted by maternal transcription factor Glis1等。Yamanaka这个方法取自发育学与核移植的思路,从未受精卵和单细胞胚胎中筛选促进重编程的转录因子Glis1,思路是必然的,对iPSC机制也有所提示,但效率效益如何,也还有待检验。总体看来,在这么多质疑的情况下,应用前景的突围之路在哪里,能否在解决质疑的同时提供一些有前景的应用方向,是今后iPSC走向的关键。因为,毕竟是在与其他干细胞角色竞争。如果预测一下何时第一例iPSC诱导分化产品进入临床实验,现在看来前景不明。
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对iPSC构成直接威胁的是直接转分化,所谓螳螂捕蝉,黄雀在后。iPSC所优于胚胎干的主要特点,直接转分化都具备,而且剩了一道关键程序,还有可能省了这道程序带来的麻烦。跨谱系直接转分化的潜在可能性和范围仍需进一步证实,寻找有效合理的因子和手段也还没有一个可方便借鉴的路数,但最近的一些直接转分化研究已经同时展现了前临床数据,而不仅仅是显示转分化形成的靶细胞形态和有限细胞功能。典型的例子就是上海生化与细胞所惠利健研究组的成纤维细胞直接转分化为肝细胞移植并有效挽救肝病动物的模型研究(见下)。肝细胞功能复杂,干细胞诱导分化难度应该比其他一些功能单纯的组织细胞要难,而且这个研究的亮点应该是直接转分化肝细胞移植的疗效。所以Nature的评论说是建立了一个好的“平台”。与过去的很多研究相比,这类研究等于一下子走了两步,诱导分化与移植。如果这个模型能在随后的研究中证明足够robust,应用到其他组织细胞系,以及大动物模型和人的实验,也是有希望的。需要提示的一点是,该研究获得的肝样细胞(iHep)移植目前只能做到挽救部分疾病模型动物,作者认为这提示了iHep与正常肝细胞还是有区别。但这其实并不妨碍这个平台的吸引力,因为部分的效益在目前来看已经是足够吸引人了。这里面还暗含一个潜在的思维逻辑,即干细胞产品是否需要“绝对再生”作为标准,还是应该期待足够临床效益的“有限结果”更现实一些。这后一种结果可能更具有操作性。iPSC的一大技术难点正是难以绕过与胚胎干细胞完全一致的完整的“多潜能状态”而获得有效的非完美性“中端产品”。也许直接转分化未必能解决重编程的理论难题,但有可能绕开了实际的操作难题也未可知。而且这个技术在进入临床实验的速率上,未必慢于iPSC。程序简便明了,安全性更高是两大优势。2 C, ~& Z7 G2 y/ P1 q
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而体外直接转分化然后移植的思路还不是最“理想”的细胞治疗途径,通过各种手段诱导体内细胞重编程从而“现场”(in situ)修复或再生,可能是更理想的目标。这方面也已经有一些初步的证据,最近一期Nature有一篇研究(见下),利用一个促血管再生因子(thymosin b4)提高心脏损伤后诱发的胚胎源心外膜基因(Wt1)表达的水平,从而诱导存在于成年心脏的前体细胞转化为心肌细胞并一定程度整合于周围心肌组织。该研究认为,一来提供了一个确认成年心外膜存在心脏前体细胞的手段,二来进一步证实心脏损伤(心梗)诱发胚胎源心外膜基因表达但不足以导致前体细胞转化为心肌细胞,三则证明外源性因子可以提高这个基因的表达水平从而重新激活其将前体细胞转化为心肌细胞并一定程度上整合于心肌组织的可能。心脏分子病理学已经证明,心肌受损后胚胎发育相关的基因表达可以导致心肌发生代偿作用,但这个代偿主要是心肌细胞的肥大,最后的结局就是衰竭。而这个研究提示有可能利用这个心肌受损后诱发的胚胎机制,引发心肌细胞再生。如果能够证实,这将是一个体内重编程的可能途径。这个模型既不涉及外源性细胞移植,但有可能与所谓重编程的根本机制是一脉相承的。当然,这里面所需要解决的趋向于应用的技术问题,也不同于体外直接转分化或多潜能细胞途径(ES和iPSC),某种意义上更接近现有的分子水平技术和产品,起码从“给药”的角度来说,也许这是一个获得临床实验准入的优势,但相应地劣势是体内过程的监测与控制更为复杂。仍然难说谁家能克服障碍占得先机。$ X' o3 h0 l6 C: F

" n0 @# x6 j8 N% M, ]8 s8 G' f其实,虽然胚胎干细胞的研究受到iPSC和直接转分化的冲击,现实的情况是胚胎干仍然在走向临床应用程序上领先后者。目前获准进入正式临床实验的多能干细胞仍然是几个胚胎干项目,包括美国和英国的。按照这两个国家现有的间接经验来推断,一期临床起码需要五年,二期三期不好说。但已经进入正式临床实验这一点仍然比iPSC和直接转分化等占了先机。最近的一些关于iPSC存在隐患的研究的最大冲击,其实不在技术上,而正是在有可能打击监管机构认可iPSC的研究成果,准许进入临床试验的信心。已经有人担心这些问题的揭示无论是否最终证明有道理,都将极大地提升监管机构对iPSC的疑虑,设置更苛刻的标准和程序,要求更多更深入的证据等等。且不说还可能打击科研资助机构和潜在产业投资者的动力。也正是在这个意义上,科学之争其实也是利益之争。干细胞仍在等待能够真正树立社会信心的突破,这个突破不可能来自各种fancy的科学新发现,而在于在相应的阶段建立虽不完美但安全有效的应用模式,以供参考。从这个层面上来看胚胎干、iPSC和直接转分化包括体内重编程之争,是大家殊途同归,还是最终各领风骚,这个过程是此起彼伏,还是平行推进,拭目以待。
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当然,不能忽略成体干细胞。从实用过程来说,成体干细胞更接近应用,因为成体干细胞已经可以进行大规模多中心的标准临床实验,比如一些国际多中心心脏干细胞临床试验、神经干细胞国际临床实验网络,以及间充质干细胞的许多临床实验,如果不算血液干细胞的话。但问题还是需要回到基础研究上来,即不少成体干细胞的鉴定、标记、分离、括增、纯化等是软肋,材料不确定,临床实验无论程序上和规模上多标准,结果的解释存在致命的问题,实验的效果也就大打折扣了。这方面的研究虽然比不上iPSC等抢眼,但更接近实用。是否有足够的资源和能量有效推进,也不好说。从纸面上看,大部分的研究经费都被“明星”们吸走了,但临床上和一些商业化的资源也在“私下”注入这方面的努力。也许不等到iPSC和胚胎干真正拿到资质进入应用,实效推动的某些成体干细胞技术和产品就已经占领不少市场了。6 B; s4 Z" I+ o( K/ O

1 E6 r$ N4 Y2 ~/ C2 s: a- [某种意义上,实践是检验“真理”的唯一标准,未必在科学理念上如此,但干细胞再生医学越来越不是一个简单的科学项目了,而毋宁说是寄托了超大期望值的工程项目。需要超大量的科学研究作为基础,但各种研究方向所展现出来的实际应用前途,即最可能实现的图景,确实能够影响整个领域的走向。目前为止,争论与竞争还主要是研究者们之间的的事,因为外人还不足以有足够明确无误的信息来作出各自的相应判断。所以,监管机构和产业界都还在谨慎地观望,其实临床医学界也还在观望。只有到了让这些人看到了明确的路径,干细胞再生医学才能真正登上历史舞台。而在这个过程中,干细胞研究者们也需要关注这些人的态度和想法,这就是交流的必要。交流未必就是一起面对面地开会,而更多是一种意识和思考。
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至于肿瘤干细胞及其应用前景,感觉更模糊。因为癌症本身太复杂了,可靠简明有效方便地鉴定各种肿瘤干细胞(如果能的话)就是第一道挑战。其他遑论。
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期待更多胚胎干细胞临床试验准入,期待更大规模更有效度的成体干细胞临床实验,期待iPS、直接转分化尽快获得可靠前临床数据,期待体内重编程现象获得进一步的证实,总之一句话,期待尽快获得某个干细胞技术和产品的实用模式的突破。, ?. U, }, P' L. p3 \
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不算题外话,竞争还不光是干细胞的内部家事,生物医药的潜在明星也还有其他,比如RNAi等,都是资源的竞争对手,而下一个大规模进入现有生物医学教育和应用的东西是基因诊断。理论上干细胞优于其他分子水平技术的优势是它本身构成了组织器官和机体的基本构建材料,但优势也可以是劣势,因为正是因为它包涵了及其复杂和多样的分子水平的东西,在很多分子水平的东西还不清楚其作用和价值的情况下,要想一起打包在细胞里面来个暗箱操作,潜在的问题可想而知。大概这是个互相制约和互相促进的关系。从资源和注意力经济的角度,也算是竞争吧。3 {# \6 x  j0 A0 S9 c

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发表于 2011-6-9 13:18 |显示全部帖子
评论写得真好!!
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发表于 2011-6-9 15:08 |显示全部帖子
       很多时候大家都是一味的追热,其实干细胞最多也能算是一种新的工程技术手段,最明显的是用于人类疾病的治疗,即生物医学研究领域。单一的干细胞分化,所涉及的知识和机理太多了,比如说上述所说的直接分化成肝样细胞(iHep),第一,研究者是否真的了解肝脏生理机理以及生物生化作用,以及移植后存在的临床医学上的免疫排斥问题,只要是一种分化后的细胞,其在他们正常的组织的环境中存在怎样的机制。- n6 G; o$ w1 I4 `8 A
    不能否定存在一些人,先把这个领域炒热,然后借机分享资源。不过事实可以证明一切,需要时间。研究干细胞,不能单一的知识寻求一种的新的分化途径和方法,更重要的是融入其他学科,把机理机制也要研究明白。不是单纯的干细胞是什么,而是为什么可以用干细胞去治疗。+ \, n/ l6 H; o
    浮躁时代,必然有些心会浮动。做科学,既做自己喜欢的事,自己喜欢的研究。而不是人云亦云,当然也不能闭门造车。
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发表于 2011-6-9 15:28 |显示全部帖子
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机制不明的东东很难走的长,个人认为iPS细胞排在了第一位的位置。今天Yamanaka在Nature发文称又找到了一个有关iPS细胞的“魔法基因”,别人在拼命减少iPS细胞诱导过程中的基因干扰,而他却在往里面增加新的基因,而且是魔法基因,我个人猜他是想把细胞重编程机制的水进一步“搞浑”。8 N7 X& p3 F6 F9 t) U/ ]
(个人意见,仅供参考、娱乐为辅)
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发表于 2011-6-9 15:35 |显示全部帖子
拜读了,谢谢分享
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发表于 2011-6-9 16:45 |显示全部帖子
骨髓MSC的临床试验中,不得不提还有一“尚方宝剑”:免疫调节。这也是一滩深不见底的浑水,五花八门的机制,不同研究相去甚远的效果。医生用了都说好,患者谁用谁知道
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tpwang + 4 + 8 这是个问题。
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发表于 2011-6-9 20:04 |显示全部帖子
zorro 发表于 2011-6-9 15:08   `7 u, o1 X" Z) [/ j/ X
很多时候大家都是一味的追热,其实干细胞最多也能算是一种新的工程技术手段,最明显的是用于人类疾病 ...
' a8 C; L6 }8 g' r# E  Y8 H
对浮躁和操作的批评适用于很多的情况,不过这个iHep似乎还好,从间接的情况来看。查了一下该研究者的背景,似乎是专做肝癌的,研究方向应该还比较专吧。研究本身关于分化肝细胞本身的评估也包括了基因表达谱系比较,细胞动力学指标,特定蛋白分泌功能,一些激素的代谢能力等。动物模型移植指标也包括了engrafting,Y chromosome鉴别,repupolation,肝脏结构变化,蛋白分泌指标,以及血液学指标,还有终极临床存活指标。应该还是比较robust的。而且作者也承认只有部分移植动物获得“拯救”,说明iHep本身并不完善。这套模式和获得的结果还是比较新的。作者的结论也算比较谨慎,没有太hype。至于是否有文章表现不出来的其他问题,那就不得而知了。
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发表于 2011-6-9 21:11 |显示全部帖子
啥时候才能有这样信手拈来的知识储备啊!羡慕ing!!!

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发表于 2011-6-9 22:35 |显示全部帖子
嘻嘻,俺的声明:* U. j( _6 m' J3 o9 h
1. 俺坚决抵制iPSC,感觉那是个怪物,  N% ]* f2 c2 [; W! L
2. 俺要躲开ESC,畸胎瘤好怕怕,$ A5 M* ~4 U8 V" x& ?, z
3. 俺也讨厌转分化,它是iPSC的亲戚,1 t/ d( p/ M6 w8 V4 p. r. P; @1 V
4. 俺不愿意用别人的干细胞,万一将来查出孩子的基因也是别人的。。。( W$ r6 d, F5 a4 }  J0 X
5. RNAi什么东东,一点儿也不可靠
7 x, p+ t: r( B. i7 ^( n3 `$ c3 L
2 Z- h8 w9 T6 {. F 自个身体里从来就不缺乏忠诚的干细胞,虽然有的时候干细胞有些贪睡,真正需要时设法唤醒就是啦!
5 r/ [. \4 v" k4 o& K# e' }8 ~" P, I
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发表于 2011-6-9 22:54 |显示全部帖子
目前有一些诱导干细胞到某一特定细胞类型的分子机制不是非常清楚,只是从细胞水平上证明了转化的价值,在某种角度讲,细胞中信号通路也具有一定的研究价值,便于我们更清楚的理解发生的过程。
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