周琪院士:中國幹細胞研究正走向「應用時代」

 小編推薦會議：2018基因編輯與基因治療國際研討會

           2018（第四屆）新型生物標誌物發現與應用研討會

           2018（第九屆）細胞治療國際研討會

           2018（第二屆）模式動物與重大疾病動物模型研究與應用研討會

中國幹細胞研究的機遇和挑戰

NSR： 中國近年來在幹細胞研究方面有哪些主要進展？

周：中國在「十二五」規劃期間（2011 至 2015 年）齊心協力，致力於建立幹細胞的發育譜系，在揭示幹細胞多能性及其分化通路和內在機制等方面開展了大量研究。這些工作非常重要，因為我們需要知道幹細胞如何保持全能性、如何分化，以便精確控制它們的命運。這些研究也促進了新型標誌物的發現：中國科學家鑑定出了三陰性乳腺癌標誌物，這可以檢測出那些無法被已有的三種乳腺癌標誌物識別的癌細胞。這種難以被識別的乳腺癌亞型在早期診斷中一直是一個重大的挑戰。

另一個重要發展是中科院的科學家創造了前所未有的細胞類型。例如，通過將大鼠和小鼠的單倍體胚胎幹細胞融合，成功地生產了一個包含這兩個物種基因組的二倍體細胞系（Li， X. et al. Cell. 164， 279–292， 2016）。這些雜合細胞狀態穩定，並且可分化出包括早期生殖細胞在內的全部三個胚層。這可以回答一些以前無解的演化問題。例如，它能為不同物種間表型差異背後的基因調控差異提供一種新的研究方法。這還是一個研究 X 染色體失活的有效模型。X 染色體失活是指雌性哺乳類細胞中兩條 X 染色體的其中之一失去活性的現象——如此一來，雌性便不會因為擁有兩條 X 染色體而產生兩倍於雄性的基因產物。雖然 X 染色體失活導致的基因沉默被認為是隨機的，但有趣的是，在雜合細胞中大鼠的 X 染色體總是能夠獲得表達，而小鼠的 X 染色體總是沉默。

NSR： 面向臨床應用的研究進展如何？

周：猴子的幹細胞，特別是恆河猴（rhesus）和食蟹猴（cynomolgus macaques）的幹細胞，與人類非常相似，是了解幹細胞分化和人類疾病機制的強大工具。中國現在擁有很多神經系統疾病的靈長類動物模型（如，自閉症、帕金森病和視網膜黃斑變性），這比其他物種模型的症狀更接近人類。在西方，由於動物保護和社會壓力等因素，靈長類動物研究和相關的幹細胞應用受到牽制。而在中國，靈長類幹細胞研究等強項領域正在快步發展。

我們關注細胞治療的同時，還需要結合新方法去創造一個有利的微環境，使移植的幹細胞存活並完成其功能。使用生物材料，在損傷脊髓內形成支持再生的微環境的研究已經取得了一些可喜的成果。

另一個面向臨床應用的研究領域是通過誘導胚胎幹細胞進行減數分裂，在體外產生功能性精子（Zhou， Q. et al. Cell Stem Cell， 18： 330–40， 2016）。其重要性體現在兩個方面。首先，由於材料限制我們很難對減數分裂進行進一步了解。如果我們能在體外模擬這個過程，就可以研究減數分裂如何被調控，以及二倍體細胞如何轉化為單倍體細胞。其次，這對於不能產生功能性精子的患者來說也是個好消息。我們完全可以憧憬一個他們擁有自己親生後代的未來。

NSR： 幹細胞臨床試驗的情況如何？

周：目前有 8 個涉及幹細胞的臨床研究已經在國家食品藥品監督管理總局（CFDA）和國家衛計委備案，我們在 2017 年 4 月推出了針對其中兩項——帕金森病和視網膜黃斑變性的臨床試驗。臨床前期研究是在我的實驗室進行的，我們的臨床合作夥伴是鄭州大學第一附屬醫院。在中國，這是在新的幹細胞研究管理辦法實施以來的首例胚胎幹細胞臨床研究。

在這兩項工作中，我們必須將胚胎幹細胞分化為所需的細胞類型：用於治療帕金森病的多巴胺能神經元，以及用於治療黃斑變性的視網膜色素上皮細胞。我們必須具備非常好的細胞系，這些細胞系必須在動物模型中進行測試並且通過嚴格的評估。臨床前期的研究非常嚴格，比如，我們已經利用靈長類動物模型對帕金森病開展了 5 年多的研究，並且獲得了可喜的結果（如，減輕震顫症狀和延緩疾病進展）。這 5 年還不包括建立這些動物模型所花的時間。

NSR： 現在中國如何規範幹細胞研究？

周：2015 年 8 月，國家食品藥品監督管理局（CFDA）和衛計委聯合發布了一套幹細胞臨床研究規範。其中一個關鍵點在於，幹細胞研究是按照藥品和生物製品的相關規範來管理的，而不是像以前一樣被劃入醫療技術範疇。新規則規定了臨床級幹細胞的標準，並規定幹細胞臨床研究只能在 30 家獲得授權的頂級醫院進行。這些醫院必須擁有藥物試驗資質，具備有據可查的幹細胞研究歷史，並且擁有足夠的儀器設備和研究平臺。

計劃進行幹細胞臨床試驗的研究小組必須向相關機構登記註冊，相關基礎研究和動物模型的臨床前期數據必須充足完整。到目前為止，已經有 8 個項目完成了備案，其中包括帕金森病、黃斑變性和腦癱相關的項目。

NSR： 這些措施是否能夠阻止那些未經批准的幹細胞療法在中國的濫用？

周：當然。與之前許多醫院和公司宣傳並提供未經批准的幹細胞療法相比，情況有了很大的改善。2012 年，衛生部全面禁止了幹細胞療法和臨床試驗，並開始起草新的指導方針以加強監管。但中國是一個大國。可能有醫院和公司繼續提供未經批准、缺乏科學基礎的幹細胞療法，但至少他們不會明目張胆地這樣做了。在這裡我想聲明一點：在中國，還沒有任何一種幹細胞療法或者藥物通過審批。

NSR： 在第 13 個五年計劃（2016 至 2020 年）裡，幹細胞的主要研究方向是什麼？

周：科技部有一個名為「幹細胞及轉化研究」的重點專項，預算約人民幣 27 億元。與上一個五年計劃相比，它更注重臨床應用，特別是在神經系統疾病、心血管疾病、肝臟再生和生殖健康方面。中國科學院是這項計劃的主導者，各省、市也有相應舉措。例如，北京的「幹細胞與再生醫學研究」專項。至於基礎研究的重點，則是如何從幹細胞獲得各種功能類型的細胞，以及它們植入體內後如何受到體內環境影響的機制研究。

2謹慎前行

NSR： 中國的基因編輯研究已經吸引了全世界的目光。未來幾年的計劃是什麼？

周：中國準備做三件事。第一，我們希望開發具有自主智慧財產權的創新科技工具，特別是新型有效的基因編輯系統，這對於發展實用的臨床療法至關重要。中國科學院和科技部均資助了尋找新型基因編輯酶和開發新技術的項目。第二，中國科學家正在利用現有技術進行轉化研究，例如，建立人類疾病的動物模型，包括血友病的豬模型、自閉症和帕金森病的靈長類動物模型。最後，我們還嘗試利用現有的基因編輯技術修復遺傳病患者的基因突變。

NSR： 去年十月，中國成為第一個進行基因編輯臨床試驗的國家。可以給我們介紹一下嗎？

周：這是目前基因編輯在中國臨床應用的唯一案例，是在華西醫院進行的，用於治療轉移性非小細胞肺癌。主要方法是從病人的血液中提取免疫細胞，並敲除一個通常會抑制其攻擊癌細胞能力的基因。改造後的細胞將在實驗室進行擴增並輸回病人的血液中。研究團隊希望它們能有助於殺死癌細胞。

該研究的爭議性在於一些研究人員認為沒有足夠的臨床前期研究來證明這種方法安全有效。雖然基因編輯很有前途，但我們必須謹慎地向前推進。我們確實應該從先前基因治療的反面例子中吸取教訓。當時由於在沒有適當評估其安全性的情況下就倉促開展，基因療法在臨床應用的早期遭受了嚴重挫折（譯者按：1999 年，Jesse Gelsinger，美國一位 18 歲的患者，接受基因治療後意外死亡）。我們應該從中吸取教訓，避免歷史重演。

NSR： 線粒體替代療法旨在阻止母體通過線粒體傳遞致病基因，其研究現狀如何？

周：國際上最著名的案例是紐約新希望生殖醫學中心（New Hope Fertility）的 張進（John Zhang）醫生領導的團隊完成的。他們把有線粒體缺陷的卵細胞的細胞核轉移到了供卵中。由於該項技術未獲得美國批准，因此這項工作是在墨西哥進行的。一些中國團隊也開展了類似的工作。我認為這項技術具有重要的臨床潛力，因為這可能是患有線粒體疾病的女性生育繼承其遺傳基因的健康後代的最佳和唯一解決方案。

但是，我認為這一技術必須謹慎地向前推進。在進入臨床應用之前還有幾個科學和技術問題需要解決。一個主要的障礙是目前的技術不可避免的將一小部分有缺陷的線粒體輸送到供卵中。一些人擔心這可能會對健康產生負面影響，尤其是在有缺陷的線粒體比例隨著胚胎發育而擴增的情況下。

即使有可能替換掉全部存在缺陷的線粒體，仍有人擔心這一技術會對線粒體替代療法孕育的個體及其後代造成長期影響。線粒體不僅產生能量，而且參與許多生物過程，比如細胞凋亡和免疫反應。線粒體和核基因組之間的交互影響可能還沒有得到充分的重視。因此從長遠來看，線粒體替代療法是否以及如何影響這些目前不了解的過程仍然有待觀察。

NSR： 中國關於線粒體替代療法的監管框架是什麼？

周：中國目前缺乏相關監管。這是一項新技術，目前沒有被明確禁止，但我相信衛計委正在制定相關法規。在美國，由美國國家科學院、工程院和醫學院等專業協會提出的道德準則，建議限制對有嚴重線粒體疾病風險的女性進行初步的臨床調查，以阻止這種技術在高齡不孕女性中的濫用。他們還建議只應用於雄性胚胎，從而防止線粒體疾病被遺傳給後代（因為孩子只能從母親那裡遺傳線粒體）。

此外，知情同意書應詳細描述這些程序，並明確說明使用被這種技術「創造出的」孩子的不確定性和潛在風險。還有一點是絕對必要的——至少在他們的童年時期，對這些孩子進行持續隨訪，以確定長期的安全性和有效性。

3走向臨床應用的未來

NSR： 中國幹細胞研究和再生醫學擁有哪些機遇？

周：我們確實有一些優勢。中國一旦決定要做某件事，是完全可以協調和整合多方力量，使其迅速開展的。例如，中科院的幹細胞計劃已經能夠吸引不同領域的科學家，將他們的個人研究興趣和重點放在確定的重要領域。中國的研究經費最近幾十年穩步增長，而歐洲和美國的情況正相反，他們的科研經費和科研規模有下降趨勢。此外，在歐美地區得到良好訓練的優秀科學家回到中國的數量也大幅度上升。

在中國，允許開展靈長類動物研究的氛圍和環境也是我們的一個機會。在歐美地區開展這類研究的費用要高得多，並且由於動物保護運動而變得越來越困難。我擔心的是，國內學者可能對發表論文更感興趣，而對如何利用這些工具來推進臨床應用不太關心。一項研究在設計實驗時，是否以臨床應用為目的進行考慮策劃，其方案和內容會大不相同。

另一個機會是，中國現在在包括幹細胞研究和再生醫學的所有研究領域，都越來越重視技術應用與轉化。儘管基礎研究仍然受到鼓勵和支持，但國家對於著眼於應用的研究更感興趣。作為科學家，我們需要在中國的關注重點和監管框架的指導下，關注臨床需求，更好地服務於國家利益和人民需要。(生物谷Bioon.com）