發(fā)布日期：2016-07-27
近日，日本大阪大學研究人員在世界上首次成功利用人體細胞培育出角膜、晶體和視網(wǎng)膜等眼部組織，該成果發(fā)表在著名科學雜志《自然》上。這項研究將幫助醫(yī)學工作者利用患者自身細胞培養(yǎng)而成的誘導性多功能干細胞（iPS）重建眼部的角膜上皮組織，讓患者重見光明。與傳統(tǒng)的捐贈來源的角膜相比，這種人工角膜不但來源充足，而且不容易發(fā)生異體移植排異反應。
神奇的iPS
早在2007年，日本科學家山中彌伸就通過轉(zhuǎn)基因誘導，讓高度分化人體成體細胞“返老還童”，重新變成分化能力的干細胞，也因此獲得2012年的諾貝爾獎。這種由成體細胞“逆生長”而成的干細胞被稱為誘導性多能干細胞。誘導性多能干細胞不但具有和胚胎干細胞一樣的分化潛力，而且與胚胎干細胞相比，來源更為廣泛，更加容易獲得。從誕生之初，誘導性多能干細胞就成為世界科學家關注的熱點。
經(jīng)過誘導和培養(yǎng)，誘導性多能干細胞可以分化為各種細胞和組織，甚至發(fā)育為一個新器官，為需要器官移植的患者提供器官來源。由患者自身細胞培養(yǎng)而成的誘導性多能干細胞，由于是同源細胞，培養(yǎng)得到的新組織、器官移植到患者體內(nèi)，不會引起異體移植排異反應，是器官移植的理想來源。到目前為止，科學家已經(jīng)利用誘導性多能干細胞培養(yǎng)出肝臟細胞、心肌細胞、神經(jīng)細胞、造血干細胞等，使誘導性多能干細胞在臨床醫(yī)學中的應用有望成為現(xiàn)實。2009年，中科院首次利用誘導性多能干細胞培養(yǎng)出活體小鼠，證明了誘導性多能干細胞具有與受精卵一樣的全能分化能力。
然而，誘導性多能干細胞并不是百分百安全的。這種細胞在臨床應用時，雖然不會造成排異反應，卻有分化為腫瘤細胞的風險。到目前為止，科學技術仍不能完全控制誘導性多能干細胞向腫瘤分化的風險。這也讓誘導性多能干細胞的臨床應用前景蒙上了一層陰影。
但是，科學家和志愿者們并沒有因噎廢食，畢竟這項新技術有可能挽救成千上萬的病人。2014年，日本科學家首次將誘導性多能干細胞培養(yǎng)成的視網(wǎng)膜移植到一位眼病患者體內(nèi)，這是世界上首例誘導性多能干細胞的臨床應用。
技術難度大
眼睛的構造極其復雜精細，角膜、視網(wǎng)膜、結膜、晶狀體，任何一個組織的病變都可能導致眼睛失明。而來源于遺體捐獻的角膜極其有限。利用干細胞培養(yǎng)眼部組織，成了專家們關注的問題。然而把干細胞誘導為復雜的眼部組織，技術難度大，一直是個科學上的難題。
直到2007年，日本首次從成人的角膜上皮提取成體干細胞，利用這種干細胞培養(yǎng)出角膜和結膜組織。這個歷史性的成就，預示著干細胞技術將在眼部疾病的臨床治療上大顯身手。然而，這種成體干細胞數(shù)目稀少，分化潛力不強，在臨床上應用范圍很窄。
2014年，美國霍普金斯大學的研究人員首次利用誘導性多能干細胞培養(yǎng)出具有感光能力的立體視網(wǎng)膜組織。這是誘導性多能干細胞首次被誘導為人體眼部組織。研究帶頭人、約翰·霍普金斯大學醫(yī)學院的眼科學副教授M·瓦萊里婭·坎托-索萊爾博士表示，他們能從患有視網(wǎng)膜疾病的病患者體內(nèi)提取細胞，并將其轉(zhuǎn)化為干細胞，培養(yǎng)出多個視網(wǎng)膜。實驗室培養(yǎng)出的視網(wǎng)膜組織，將取代患者病變或者死亡的視網(wǎng)膜組織，從而使患者恢復視力。
重塑角膜
在日本大阪大學發(fā)表的最新研究中，研究人員將誘導性多能干細胞培養(yǎng)成含有角膜、晶體和視網(wǎng)膜的組織，并從中分離出角膜組織。他們把培養(yǎng)出來的人工角膜組織移植給失去角膜的兔子，取得了理想的實驗結果。
在過去的研究中，研究人員只能把誘導性多能干細胞培養(yǎng)為眼球的后半部分（比如視網(wǎng)膜、視網(wǎng)膜色素上皮細胞等）；而本次研究中，研究人員經(jīng)過誘導，使誘導性多能干細胞成功分化為眼球的前半部分（比如角質(zhì)層和晶狀體等）和后半部分（比如視網(wǎng)膜和視網(wǎng)膜色素上皮細胞等），這項研究發(fā)現(xiàn)屬世界首次。
誘導性多能干細胞應用于培養(yǎng)人工角膜，有著得天獨厚的優(yōu)勢。首先，誘導性多能干細胞源于患者自身細胞，不容易引發(fā)異體移植排異反應；其次，雖然誘導性多能干細胞可能產(chǎn)生腫瘤細胞，但角膜中沒有血管，內(nèi)部環(huán)境不適合腫瘤細胞生存，所以誘導性多能干細胞培養(yǎng)而成的角膜產(chǎn)生腫瘤的可能性非常低，非常適用于角膜移植。
取得這個鼓舞人心的結果后，該研究小組表示，他們將于2016年度底前后向大阪大學倫理委員會申請實施臨床研究，使因受傷或疾病而受損的角膜重獲新生。
研究人員認為，這一研究成果有可能帶來新的治療方法，用人工角膜代替捐贈角膜，補充了捐贈角膜來源的不足，讓更多患者重見光明。在兩年時間內(nèi)，這種人造角膜有望移植給患者。
來源：科學
