robots

世界首创!人类肺脏再生成为现实!

来源: 发布时间:2018年02月26日

如果将人类比作一台汽车,器官就是组成汽车的零件;如果人体哪个部位损耗坏了,零件如何修复换新?肺、心、肝、肾等人体大型器官损伤后的再生修复,一直是现代生物医学的重要难题。

 

目前我国各种肺部疾病正处于高发状态。统计表明,肺部损伤性疾病在导致人类死亡原因中排名第三位。慢性阻塞性肺病也被认为是全世界最痛苦的疾病之一。到2017年,中国肺癌发病率已经上升到80万例,死亡人数已达到70万例,约占全国癌症死亡人数的四分之一。然而,传统的药物无法让肺器官恢复原状,只能减缓其纤维化的进程。

 

“呼吸困难是因为他们的肺越来越纤维化,本是清清爽爽的肺上面有了阴影和‘棉花云磨玻璃影’”,医学专家解释说,想象一下,你在游泳憋气,在水下1分钟会是什么感觉?可是每100人中就有6个人,每天就如同在水下挣扎呼吸。

 

如今,这些肺病患者终于迎来了新的希望!近日一项最新医疗研究成果引起震撼,由国家重点研发计划干细胞项目首席科学家、同济大学医学院教授左为领衔的团队,在国际上率先利用成年人体肺干细胞培养和移植技术再生肺脏。此项突破性成果以封面文章形式发表于最新一期的国际权威杂志《蛋白质与细胞》。同济大学及其附属东方医院等目前开展的研究,让人类肺脏再生成为现实!

 

 

“人-鼠嵌合肺”开启研究

 

那么,移植的肺干细胞又从哪而来呢?干细胞,就是移植“细胞库”的源头。干细胞是一种未充分分化、具有再生各种组织器官的潜在功能的细胞,在胚胎或成年人体器官内均有一定数量的存在。

 

“我们从肺病患者的支气管中无损刷取一些细胞,然后从这些细胞中筛选出干细胞,经过一段时间的培养,原本数十个干细胞慢慢变成成千上万直至上亿个了。”左为说,成人体内这些肺脏干细胞其实是胎儿发育阶段遗留下来的产物。只要数量足够、条件适合,这些干细胞可以让成人的肺像胎儿那样重新再发育一次。

 

为了检验肺干细胞再生肺组织的能力,研究团队将肺病患者的肺干细胞标记上GFP荧光之后,经气管移植到免疫缺陷小鼠受损的肺内。移植之后三周,就可以看到人的肺干细胞大面积整合到小鼠的肺内,形成了“人-鼠嵌合肺”。小鼠肺内纤维化损伤区域被新生的人体肺泡替代,小鼠的肺变得十分健康,几乎可称得上“重生”。

 

值得一提的是,研究团队发现,成体干细胞在组织再生功能方面,是非常“专一”的:只有来自人体肺部支气管的成体干细胞才具有再生肺脏的功能,而来自肺部其它部位的干细胞,无论是上皮组织干细胞还是间充质干细胞,都不具备再生肺组织的功能。此外,研究人员还发现,如果将一种临床上抗肺纤维化的药物吡菲尼酮与肺干细胞一起应用于动物身上,可以进一步提升移植效率。

 

患者症状明显改善

 

一系列动物试验的成功引起了呼吸科医生和肺病患者的密切关注,他们迫切希望将这一新的肺干细胞移植与再生技术尽快应用于临床。

 

2017年3月,左为教授团队和时任同济大学附属东方医院呼吸科任涛团队共同主导的“人自体支气管基底层细胞(肺干细胞)移植治疗间质性肺病临床研究”项目,获批成为国家卫计委和食药监局首批备案的干细胞临床研究项目。这标志着以肺脏干细胞为代表的同济大学干细胞与转化医学研究项目,正式从基础研究跨越到临床治疗研究阶段。

 

经过前期对细胞生产制备工艺流程的充分验证和动物试验数据的长期观察,和医院学术和伦理专家委员会审议修改后通过,2016年初第一批患者入组,在东方医院和解放军陆军军医大学附属西南医院同步开启了世界首个基于干细胞的肺脏再生临床试验。

 

在东方医院,已有数位肺病患者接受了自体肺脏干细胞的移植手术。从这些患者支气管刷取出的几十个干细胞,在体外扩增数千万倍之后,移植到他们肺部的病灶部位。经过3至6个月的增殖、迁移和分化,干细胞逐渐形成了新的肺泡和支气管结构,成功实现了对患者肺部损伤组织的修复替代。患者的肺换气能力DLCO、六分钟步行距离等指标得到不同程度的改善。

 

最早接受自体肺干细胞移植的两位支气管扩张患者,移植一年之后均自述咳嗽、咳痰和气喘等症状出现改善。CT影像学显示,其中一位患者的支气管扩张结构一年之后呈现局部修复情况。肺功能检测提示,移植干细胞三个月之后各项肺功能即开始出现好转并保持到一年之后。

 

具体主持临床研究的西南医院呼吸科戴晓天教授介绍:“总体来看,这次干细胞移植效果是很成功的。特别是我们能观察到治疗后患者肺功能的逆转,这是传统治疗方法无法达到的效果。我们为能做出这样知识成果感到骄傲和自豪。后续还要继续扩大样本量,增设对照组,进行长期持续的观察。”同济大学附属上海市肺科医院呼吸科主任徐金富表示:“许多肺部重大疾病目前都缺乏有效的治疗方法,左为教授团队的肺脏再生技术非常神奇,具有很好的临床前景”。

 

截止目前,左为团队一共开展了超过80例临床肺干细胞移植,涉及支气管扩张、慢阻肺和间质性肺病等不同的病种,计划在2018年内启动细胞治疗产品新药申报(IND)流程。

 

该论文成果由同济大学附属上海市肺科医院、同济大学附属东方医院、解放军陆军军医大学、浙江省江南干细胞研究院、上海交通大学医学院附属第六人民医院等科研团队合作完成。左为教授团队目前已与多家干细胞备案医疗机构开展多中心合作研究。

 

任涛对肺脏干细胞的临床广泛应用前景信心满满:“目前我国各种肺部疾病正处于高发状态。肺部组织一旦被破坏发生纤维化,病情往往持续进展且无法逆转,除了全肺移植之外,肺脏干细胞移植是患者最后的希望所在,我们肩上的责任很大。”

 

 
 
 

未来将惠及更多患者

 

在浦东,干细胞与转化医学研究正在探索中。位于东方医院南院区的干细胞转化医学基地是上海市科创中心的重要组成部分。

 

同济大学附属东方医院作为上海第一家获得张江国家自主创新专项发展资金支持的干细胞转化医学产业基地,通过近5年的实践探索,初步建成干细胞全产业链体系。目前,东方医院干细胞产业基地重点聚焦临床心衰、神经退行性疾病、骨关节炎、间质性肺病等4个研究方向的重大疾病开展临床研究。目前已开展人脐带间充质干细胞治疗心衰、人视网膜前体细胞治疗帕金森病、自体脂肪间充质血管成分治疗骨关节炎、人自体支气管基底层细胞治疗间质性肺病等9项临床研究,为后续转化应用奠定了坚实基础。其中自体脂肪间充质血管成分治疗骨关节炎目前已完成Ⅰ期17例单膝开放研究与Ⅱ期50例随机、双盲、单中心、自身对照临床研究,无感染、排斥、过敏、成瘤等不良反应,Ⅱ期已完成病例随访数据电子化输录。

 

此次自体肺干细胞移植的成功意味着人类有能力将“希望”的种子变成现实的“果实”。随着临床试验的进一步展开及深入,终有一日,每名患者都可以沐浴在阳光下,尽情肆意地呼吸。