干细胞与干细胞治疗（五）：干细胞银行、疾病模型构建和干细胞治疗需要解决的问题

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这一期节目里呢我们接着聊干细胞，这期也是我们这个专题最后一期节目。跟大家聊聊干细胞银行和干细胞领域其他一些重要的问题。

首先我们来说说干细胞银行，那什么是干细胞银行呢？

顾名思义啊，所谓的干细胞银行呢，就是把干细胞存储起来，等以后需要用的时候再取出来。

当然这个干细胞存储可不像存钱那么容易啊，而是要采用液氮进行冷存，温度到底有多低呢？要低到大概是负200摄氏度！

这样就会让干细胞处于一种休眠状态，等需要它的时候，再把它唤醒，这个过程的专业术语就叫复苏。

总之，想把干细胞存起来或者取出来，操作起来还是很复杂的。现在的干细胞银行主要分两种，一种是把人类自己的干细胞储存起来，以备以后的不时之需。

这样的干细胞银行有很多，就比如美国的LifebankUSA，提供新生儿脐带血和胎盘中干细胞存储服务。

另外呢，我们国家也有7家获得卫生部门许可的脐带血库，提供脐带血干细胞存储服务。

还有一种干细胞银行就是诱导性多能干细胞银行，它存储的就是由健康供体细胞重编程得到的诱导性多能干细胞系，这样的细胞系将作为疾病治疗中的标准化诱导性多能干细胞，可以让很多患者使用。

诱导性多能干细胞银行的重要推动者之一，就是我们前文提到的山中伸弥教授。

在2012年获得诺贝尔奖之后，山中伸弥教授就开始着手去构建他们的干细胞银行。

为什么要这么做呢？因为一旦诱导性多能干细胞临床试验进行得很顺利，那么人们对诱导性多能干细胞的需求就会爆发，但是采用现在这种自体获取细胞再进行重编程的方法，不仅时间很长、成本也很高，据报道这个过程大致需要半年的时间还有数万美元的费用。

而干细胞银行恰好就能解决这两个问题，此外呢，这也能让诱导性多能干细胞变得更为“标准化”，有利于进行行业的监管。

当然呢，在选择健康供体细胞的时候呢，还面临免疫排斥的问题，这就需要找到与患者的人类白细胞抗原HLA高度匹配的供体细胞。

那想要找到这样的供体细胞，绝非易事。山中教授曾希望在2020年的时候，他们的干细胞银行中能有75个细胞系，这些细胞系来源于75个捐献者，将会覆盖80%的日本人口。

但这75名捐献者不是随随便便，谁都可以的，他们体内编码HLA的3个关键基因中的每个基因都要有2个相同的拷贝，这样才能够保证患者与供体细胞系间的高度相容。

按照山中教授的计算，为了达成这个目标，他大概需要筛选6.4万人的样本，才可能找到75名适合的捐献者。

因为这个筛查的过程非常复杂，所以截止到2017年3月份，山中教授的干细胞银行中只有一个捐赠者的细胞系。所以这项工作还真的是任重道远！

除了构建细胞银行之外，干细胞还有一个非常重要的热点领域就是构建疾病模型和辅助药物开发。

比如，利用肌萎缩性侧索硬化症患者的体细胞获得的神经元，得到诱导性多能干细胞，再与健康人来源的 诱导性多能干细胞去比较，就能够在分子和细胞层面找出这种疾病的发病原因。

同时呢，相比于健康人来源的诱导性多能干细胞，患者来源的诱导性多能干细胞会存在一些基因缺陷，这对疾病的病理生理学研究非常有价值。

那用干细胞辅助药物开发其实也不难理解。

在一些疾病的研究中，有时因为物种差异，很难构建合适的疾病动物模型，这个时候呢，诱导性多能干细胞就派上用场了。

比如，脊髓性肌萎缩症患者就是由患者体内的SMN1基因发生突变所致。SMN1基因编码的蛋白，对神经元的存活至关重要，患者体内基因突变，就会让SMN蛋白失去功能，神经元也就无法正常工作，所以患者会出现肌无力、肌肉迟缓和萎缩、呼吸肌麻痹等等的症状。

不过呢，人体内还存在一种SMN2基因，它编码的也是SMN蛋白，但是蛋白产量不高，所以携带SMN2基因的患者，他们出现的症状也比较轻。

针对这种疾病，百健就开发了一款药物，目的就是要增强SMN2基因的功能，提高SMN蛋白的水平，去缓解患者的症状。

但是，对于药物研发中常用的小鼠这样的实验动物模型来说，它们恰好没有SMN2基因，所以，想要构建动物模型就很困难了。

这个时候呢，用患者来源的诱导性多能干细胞分化出大量可用的“患病”神经元，再观察用药后SMN蛋白的水平变化，就能知道药物的疗效如何了。

另外，用分化出来的神经元也能观察药物的细胞毒性，这对确定药物的毒副作用来说也是非常方便的。

那我们知道，干细胞治疗领域承载了许多疾病的希望，其中的诱导性多能干细胞更被认为是改变世界的伟大技术。

但干细胞技术发展到今天，还有许多问题和不足，需要科学家们去解决和突破。

首先需要解决的是干细胞的致瘤性。无论是胚胎干细胞、间充质干细胞还是诱导性多能干细胞，都存在致瘤性。

不过呢，它们致瘤的原因不尽相同。胚胎干细胞的致瘤性主要是在分化过程中残留的未分化细胞造成的，未分化细胞的产生可能是细胞的基因突变或者诱导分化的不充分所致。

间充质干细胞在临床应用中需要大量移植，所以会进行体外培养和扩增，在细胞传代过程中，可能就会出现染色体异常，导致一些原癌基因表达，形成肿瘤。

此外呢，还有研究发现，间充质干细胞会分泌大量的趋化因子，招募巨噬细胞到达肿瘤部位，促进肿瘤的生长和转移。

诱导性多能干细胞致瘤的原因除了细胞传代过程中出现的染色体异常外，还存在一些特有的致瘤原因。

比如说，在重编程过程中，会造成DNA损伤，而这也会增加细胞癌变的风险。

再比如，著名的“山中因子”中就有一个原癌基因，c-Myc，这个基因的插入也会增加细胞癌变的风险。

虽然呢，山中教授在2007年曾尝试不用c-Myc基因，也能得到诱导性多能干细胞，但重编程的效率却变得更低了。

说到这里，就出现了干细胞治疗的第二个需要解决的问题，就是诱导性多能干细胞的重编程效率低。

按照目前的传统方法，能够顺利重编程为诱导性多能干细胞的比例大概也就是0.01%到0.1%。

当然，为了提高重编程的效率，科学家们也在尝试各种各样的方法。

比如，在“山中因子”的基础上多增加几个基因，虽然这种方法在确实能提高重编程效率，但是呢，增加多个基因无疑也会增加细胞癌变的风险。

除了基因外，还有一些因素会影响诱导性多能干细胞的重编程效率，比如说载体的选择。

目前可用的载体有腺病毒载体、逆转录病毒载体、脂质体、质粒等等，不同的载体重编程的效率也会不同，而且不同的载体也会影响致瘤风险。

所以呢，在提高重编程效率和降低致瘤风险之间，需要有一个折中的选择。

除此之外呢，干细胞治疗还需要考虑的一个问题就是存储的问题，尤其是间充质干细胞的存储问题。

无论是自体移植还是异体移植，细胞体外培养扩增之后保存都需要冷冻的方法，移植前再去解冻，但是，这样的过程会让间充质干细胞的活性降低，它的功能也会减弱。

所以，采用其他方式保存，或者是在冷冻保存之后再进行培养，让细胞回到快速增长的时期，也是未来再进行临川试验和治疗需要解决的问题。

总之呢，干细胞治疗在正式走进临床还是需要解决很多问题，而且这些问题大概不是一年两年就能解决的。

所以呢，我们还是需要用更长的眼光来看待这样的技术，那我们也会随时保持对于这项技术的关注，及时给大家更新最新的进展！

好了，我们今天的节目就先分享到这里。

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