干细胞技术与临床应用

干细胞技术及临床应用 合一康生物2015 07 18 1干细胞概述 提纲 2干细胞国内外前沿进展 3干细胞技术临床应用 一 干细胞概述 干细胞定义 干细胞 StemCell 干 译自英文 stem 意为 树干 和 起源 即为起源细胞 是一种具有多向分化潜能和自我复制能力的原始细胞 干细胞广泛存在于早期胚胎 胎盘及其附属物 骨髓 外周血和成年人组织中 医学界称其为 万用细胞 自我复制 多向分化 干细胞 按来源分类 干细胞 胚胎干细胞 成体干细胞 iPS干细胞 全能干细胞 多能干细胞 单能干细胞 按分化潜能分类 干细胞分类 脐带 脐带血 自体外周血 其它 自体骨髓 自体脂肪 成体干细胞 用于临床的主要干细胞种类 MSCs为来源于发育早期的中胚层 广泛分布于骨髓 脐带 脐带血 胎盘 脐静脉内皮下层 脂肪 外周血及肌肉等各种组织中 间充质干细胞具有可塑性 如骨髓间充质干细胞在体内或体外特定的诱导条件下 可分化为成骨细胞 软骨细胞 脂肪细胞 心肌细胞 神经细胞等多种组织细胞 在连续传代后仍具有多向分化潜能 间充质干细胞 MSCs 脐带间充质干细胞 UMSC140001 12d 10X UMSC140005 P0 15d 10X 1 MSC体外原代培养即可获取大量细胞 加之细胞增殖能力强 扩增迅速 可长期传代 使短时间内获取大量细胞成为可能 2 无免疫原性 3 没有伦理问题 4 来源充足 分离成功率高 几乎可达100 5 脐带MSC具有更强的增殖能力 比骨髓MSC快两倍 具有更长的端粒有关 6 能够表达CD73 CD90 CD105等公认的MSCs标志物 但不表达CD34 CD45等造血干细胞标志物 脐带MSCSH2 CD106和HLA 1表达低 OCTmRNA表达阳性 这说明脐带MSC是一种更原始的MSC群 7 它们表达的细胞因子稍有不同 如脐带MSC可以分泌GM CSF和G CSF 而骨髓MSC却不分泌 8 由于有胎盘的屏障作用 疾病传染的几率下降 间充质干细胞的优点 取血时对于母体和婴儿均无痛苦 脐带血来源丰富易于获得 脐血干细胞 取样时对于母体和婴儿均无痛苦 取材方便来源广泛易于收集 脐带干细胞 取材困难 供者难以接受 来源受到限制 骨髓来源的MSCs含量最为丰富 骨髓干细胞 干细胞的生物学特性 二 国内外前沿进展 细胞 及 科学 在11月20日同时刊出来自美国威斯康辛大学麦迪逊分校及日本京都大学两个研究团队的报告 利用病毒将四个基因送入皮肤细胞 促使普通的皮肤细胞产生变化 最后成为带有胚胎干细胞性质的细胞 称为诱导式多能性干细胞 iPS 2006年iPS发现 Review the2012NobelPrizeinPhysiologyorMedicine 日本科学家山中伸弥 ShinyaYamanaka 获奖 获奖理由为 发现成熟细胞可被重编程变为多能性 iPS诱导多功能干细胞 2014年9月 iPS正式应用于临床治疗 一位罹患老年性黄斑变性的日本患者将成为接受诱导多能干 iPS 细胞治疗的第一人 日本卫生部已经审查了研究人员的安全测试 并准许了该研究小组着手展开试验程序 www beike cc 国际干细胞临床应用最新动态 英国批准ReNeuron公司人胚胎来源的神经干细胞立体定向局部注射治疗缺血性中风的临床实验 2009年元月16日美国Geron公司成为全世界第一个获FDA批准 将胚胎干细胞来源的神经少突胶质祖细胞应用于临床实验 治疗T3 T10脊髓损伤7 14天的病人 2009年2月12日美国FDA批准路易斯维尔大学利用心脏干细胞治疗缺血性心脏疾病进入第一期临床实验 手术中直接从心脏取组织 从中分离干细胞 体外培养 扩增后 通过心导管手术注入心梗区域 澳大利亚Mesoblast公司利用异体间充质前体细胞 局部注射治疗膝关节外伤患者 防止膝关节炎和软骨细胞丢失 英国ReNeuron公司获英国卫生部批准 利用胎儿组织干细胞治疗角膜肓的第一期临床实验 国外已批准上市的干细胞产品 国外已批准上市的干细胞产品 日本 2015年初 干细胞治疗产品Holoclar获欧盟批准 Holoclar由意大利凯西制药 ChiesiFarmaceutici 研发 是获批的首个含干细胞的先进治疗产品 也是首个用于治疗角膜缘干细胞缺乏症 LSCD 的产品 Holoclar不仅能够作为角膜移植的替代疗法 也可以在大范围眼部损伤的情况下增加角膜移植成功的概率 在临床试验中 Holoclar能够修复眼部角膜损伤 并改善或解决疼痛 畏光等症状 同时可改善患者的视敏度 visualacuity 国外已批准上市的干细胞相关产品 国外处于临床研究后期的主要干细胞产品 在研的主要干细胞产品 三 干细胞技术临床应用 2 替代和修复死亡或损伤的细胞 1 干细胞通过血液循环植入 或直接植入受损的组织 3 激发自身体内干细胞来修复 干细胞治疗 ISSCR关于干细胞技术定义 干细胞技术治疗疾病原理 干细胞移植治疗疾病的原理 替代和修复死亡或受损的细胞 旁分泌作用 分泌神经营养因子 抗凋亡因子等 促进细胞间电能力 电传导的恢复 激活休眠和处于抑制状态的细胞 免疫调控机制 干细胞技术优势 干细胞技术优势 低免疫原性 无免疫排斥 是最好的免疫治疗和基因治疗载体 安全有效 无明显毒副作用 来源充足 细胞易于分离 培养 扩增和纯化 治疗范围广 具有分化成多种细胞的能力 一次介入 永久治疗 干细胞技术应用广泛 干细胞治疗适应症 干细胞技术禁忌症 高度过敏体质或有严重过敏史休克 全身衰竭 生命体征不稳或不能配合检查恶性肿瘤全身感染或局部严重感染需抗感染治疗凝血功能障碍 如血友病 使用抗凝药物 出凝血功能检查异常 艾滋病 活动性结核病人做过脑室分流手术 非腰穿治疗不属于禁忌 孕妇或哺乳期妇女精神异常患者诊断尚未明确者 干细胞移植途径 腰穿途径静脉途径局部种植CT引导脊髓穿刺移植头部立体定向移植脊髓损伤 脑损伤后遗症 脑血管病 股骨头坏死 有手术指征者 手术同时可做局部原位种植糖尿病足 下肢动脉闭塞性病变 进行性肌营养不良病变肢体局部注射介入途径股骨头缺血性坏死 经旋股内动脉 旋股外动脉及闭孔动脉移植急性心肌梗塞 经冠脉移植失代偿期肝硬化肝动脉 门静脉介入 干细胞临床应用方案 干细胞基本治疗方案 一个疗程治疗4次 每次间隔4 7天脐带MSC每次用量 2 10e7 5 10e7脐带血干细胞 5 10e7 1 10e8 临床有效性研究概述 从05年到2015年我们共治疗来自60多个国家的近万例病人 主要以治疗神经系统疾病为主 包含病种80余种 治疗的有效率较高 对于很多没有其他治疗方法的疑难病 比如视神经发育不全 遗传性共济失调 肌萎缩侧索硬化等 都得到很好的疗效 干细胞治疗伴随反应 其他 腰腿痛 呕吐 头痛 发热 0 0 5 1 1 5 2 0 36 0 23 0 4 1 6 0 8 干细胞移植病人总的伴随反应发生率为2 47 伴随反应发生在干细胞治疗1 3天内 对症处理后症状均消失 没有观察到后遗症 干细胞的临床应用 小儿时期较常见的严重致残性疾病以运动障碍和姿势障碍为主要表现的综合征 常并发有癫痫 智力低下 语言障碍等表现发病率大约为1 5 5 小儿神经门诊人数的首位中国目前脑瘫患儿超过500万 脑瘫 干细胞临床应用 干细胞的临床应用 脑瘫 干细胞移植 干细胞能辅助神经组织的修复 促进受损组织的再生 建立新的血管结构 可向受损及缺氧组织增加氧和营养物质的运输 有效率在90 以上 常规治疗 无特殊治疗方法 以康复锻炼为主 但由于脑细胞受损后不能再生 大部分功能不能恢复 其康复效果有限 干细胞临床应用 干细胞移植治疗脑瘫临床初步研究 干细胞移植治疗脑瘫临床初步研究 患者 加拿大 男 8个月 因 出生时缺血性脑损伤 入院治疗前 双臂僵硬紧靠身体 两手挛缩 安静不好动经5次干细胞治疗和康复训练后 患儿身体 脖子 手臂紧张度降低 手臂可伸展过肩 可伸手抓东西 手部灵活性增加 可自己翻身并到处移动 性格变活泼 干细胞临床应用 患者妈妈 他的改善对我们来说是惊喜万分 干细胞给了我们获得幸福的希望 脑瘫 Timea 匈牙利4 5月重度脑积水女婴 脑室腹腔分流术后 大脑仍有2 5积水 专业智力及运动发育测评3 5周龄 左手始终握紧拳头 眼睛不能追视 不能四点支撑 仅作干细胞治疗6次及每天1次康复训练后 反应及四肢活动灵活 追视活跃 易笑 进食 睡眠正常 运动发育及智力测评综合达12周龄 脑瘫 干细胞临床应用 Timea回国后引起轰动 后又来中国治疗了几个疗程 疗效显著 干细胞临床应用 病毒性脑炎后遗症 患者 男 11岁 因 不能言语 思维及四肢活动障碍11个月 入院入院后经过6次干细胞移植 配合康复训练 出院时双手能持物 翻书 情绪明显安静 伸舌 咀嚼等不自主运动消失 出院20日后采访可见双上肢运动功能基本恢复 四肢病理征消失 出院40余日后开始逐渐可以言语 广州儿童医院心理测评 总体智力发育边缘水平 IQ 72分 智力结构平衡 社会生活能力正常 到随访时 罗坤运动功能完全恢复 言语清晰 与正常人无异 干细胞临床应用 45 干细胞的临床应用 视神经发育不全 是最常见的先天性视盘异常性疾病 是由于胚胎发育到13 17mm时因某种尚不清楚的原因 使视网膜神经节细胞层分化障碍所致 为儿童低视力的重要原因之一 2007年7月 北科干细胞技术使患有先天性视神经发育不全的美国盲童Rylea重见光明 成为世界上第一例采用干细胞技术实现部分复明的盲友 6岁的Rylea第一次看到妈妈的脸时说 妈妈 你真漂亮 Rylea的成功治疗 在美国当地引起巨大反响 吸引了多家媒体及美国电视台多次报道 干细胞临床应用 视神经发育不全 RyleashadBarlett 女 5岁 美国 主诉 代诉 发现失明和身材矮小5年入院情况 患儿在出生后不久其父母发现患儿失明 体格发育迟缓 身材较同龄儿矮小 在美国当地医院检查提示双眼无光感 生长激素缺乏 入院检查 视力为零 眼球震颤 身材较同龄儿矮小 诊断 先天性视神经发育不全合并生长激素缺乏症治疗经过 共经过5次干细胞移植术 3次腰穿2次静脉 和康复治疗 出院时情况 偶尔能看到极近距离的物体 对阳光的刺激有光感 瞳孔缩小 身高无明显变化 干细胞临床应用 美国医院检查报告证明 美国学步儿童接受北科干细胞技术治疗取得了显著的改善 干细胞临床应用 干细胞的临床应用 由遗传因素引起的肌肉变性疾病 男性发病 女性携带进行性的肌肉萎缩无力为主要临床表现 随着年龄增长肌肉逐渐萎缩直至完全丧失自理能力多数病人在25 30岁以前死于呼吸道感染 心力衰竭 进行性肌营养不良 常规治疗 尚无特殊有效的针对性治疗手段及药物 干细胞治疗 干细胞能够促进肌肉再生 为肌营养不良的受损肌肉提供其缺乏的肌营养不良蛋白 有效率90 以上 干细胞临床应用 干细胞临床应用 中国患者 孪生兄弟 10岁治疗前平卧时不能抬头 坐起费力 不能站立及行走 四肢肌力3级 体重分别为17 19公斤经4次干细胞治疗后 头可抬离床面 坐起明显灵活 可独立站立 并可步行20米远左右 四肢肌力达4级 食欲增强 体重分别增长3公斤 干细胞的临床应用 糖尿病足 干细胞治疗 干细胞移植技术可明显促进缺血部位新生血管形成 改善局部供血 有效缓解症状 溃疡得到迅速愈合 降低截肢及致残率 常规治疗 以控制血糖是基础 没有一种方法可完全治愈 截肢率高 但由于患者大多数年岁已高 手术创伤面大 伤口很难愈合 很容易感染和复发 而且截肢后 两年内死亡率为51 内对侧肢体截肢率大于50 5年内死亡率大于80 因此常规治疗风险很高 干细胞临床应用 干细胞临床应用 中国患者 男性 68岁 糖尿病18年 左足拇趾溃烂 发黑3个月入院时左足红肿 大趾溃烂 发黑 局部有脓性渗透出液 经清创后第一趾 跖骨外露 创面深达足底 向后深达4 5厘米 伴有高血压 脑梗塞 慢性支气管炎 糖尿病肾病等进行干细胞移植术及大趾切除 缝合术 2月后完全愈合 A B C 术前 术后 干细胞移植前后血管造影 干细胞临床应用 干细胞的临床应用 小脑萎缩 海口晚报网报道 57岁的袁某是北京市文物研究所的考古学家 从2004年1月开始 就发现自己走路出现不平衡的症状 2005年底 已经不能独自提重物上楼了 走路脚就找不着准地 脚足挪着走的 当时光皮鞋就磕坏了好几双 他说 当时我们是抱着试一试的想法来的 太太孙女士说 在该院接受6次干细胞移植治疗后 奇迹发生了 袁某进行性加重的小脑萎缩病情得到控制 并实现逆转性恢复 记者在采访袁某时发现 他已经能够流利的和别人交谈 能独立走路 写字 上下楼梯都不用别人搀扶 干细胞临床应用 小脑萎缩 AndreyJones 女 75岁 英国治疗前步行不稳 夸张的 企鹅式 走路 双脚分离很开 脚趾向外 身体不能平衡 不借助外力 无法上楼梯 感觉极度疲劳 出行借助轮椅4次干细胞治疗后 行走和协调能力得到改善 正常步态 行走时双脚间距变近 脚趾指向前方 疲劳减轻 每次可步行30分钟左右 干细胞临床应用 干细胞的临床应用 股骨头坏死 股骨头坏死是由于多种原因导致的股骨头局部血运不良 从而引起骨细胞进一步缺血 坏死 骨小梁断裂 股骨头塌陷的一种病变 干细胞临床应用 干细胞临床应用 帕金森 干细胞移植治疗帕金森病的研究进展王晶 梁维邦 干细胞临床应用 干细胞临床应用 干细胞移植的脊髓损伤患者420例 其中完全性脊髓损伤组42例 不完全性脊髓损伤组378例 首先通过手术或立体定向的方法把干细胞直接移植在脊髓损伤部 然后再根据患者病情经腰穿途径或静脉途径移植 每次移植间隔为1周 干细胞移植量为 2 3 102 kg 脊髓损伤 干细胞临床应用 脊髓损伤 脊髓损伤动物模型干细胞治疗效果 正常大鼠 脊髓损伤大鼠 一周后 四周后 干细胞临床应用 患者术前不能独立坐起 患者干细胞移植术后15天余借助外力可坐起 患者术后20余天在外力下可站立 感觉平面明显下移 患者干细胞治疗1个月稍借助外力可站立 脊髓损伤 干细胞临床应用 患者吴某 男性 32岁 4年前因外伤致胸12压缩性骨折 脊髓损伤截瘫 双下肢完全瘫痪 肌力0级 排便排尿功能障碍 伤后3年开始接受干细胞治疗4次 移植后1个月感觉平面降至L1水平 大小便逐渐可控 可自行站立 脊髓损伤 干细胞临床应用 干细胞临床应用 重型颅脑损伤患者48例 其中男30例 女18例 年龄16 59岁 平均41 8岁 排除标准 1 合并其他重要脏器损伤的病例 2 年龄 60岁 3 高度过敏体质或者有严重过敏史者 4 合并心 肝 肾或其他脏器严重功能障碍 5 凝血功能障碍 7 不同意MSCs移植治疗者 随机分为两组 移植组22例 对照组26例 颅脑损伤 干细胞合治疗遗传性共济失调30例 干细胞临床应用 干细胞临床应用 系统性硬化症是一种自身免疫性疾病 主要特点是免疫系统激活 内皮细胞功能失调导致的血管损坏 皮肤和各种脏器胶原沉积 常规免疫抑制治疗效果不显著 女性患者 41岁 2002年患系统性硬化 指尖和指关节共有6个疼痛性溃疡 经甲氨蝶呤 类固醇 硫唑嘌呤和PUVA治疗无效 2006年9月进行干细胞治疗 静脉回输MSC6 107个 同时回输泼尼松龙7 5mg和咪唑硫嘌呤100mg 治疗后患者自觉双手冷感有所缓解 3个月后溃疡的疼痛减轻 6个月后溃疡痊愈 血管超声显示手及手指血液循环明显改善 系统性硬化 干细胞临床应用 骨关节炎是一种退行性关节疾病 又称增生性关节炎 退行性关节炎或骨关节病 是一种中老年人群的常见病 多发病 随年龄增长而患病率明显增加 增龄 肥胖 劳损 创伤等诸多因素引起的关节软骨退化损伤 关节边缘和软骨下骨反应性增生 60岁以上人群的患病率为50 最终致残率高达53 已经严重影响了我国中老年人的生活质量和身体健康 骨关节炎 干细胞临床应用 干细胞可迁移至病灶部位 修复受损的关节软骨 促进骨或软骨细胞的再生 同时还可起到营养 抗炎及抗免疫的作用 可使临床症状得到明显改善 延缓或阻止疾病的进展 干细胞治疗骨关节炎 干细胞临床应用 干细胞治疗关节软骨缺损 干细胞临床应用 干细胞治疗烧伤 干细胞治疗肌萎缩侧索硬化症 干细胞临床应用 综合治疗结合干细胞移植治疗182例股骨头坏死的临床疗效观察 干细胞临床应用 干细胞治疗失代偿期肝硬化 干细胞临床应用 干细胞治疗失代偿期肝硬化 干细胞临床应用 干细胞治疗失代偿期肝硬化 干细胞临床应用 74 干细胞治疗自闭症 干细胞临床应用 1 干细胞移植治疗自闭症安全 耐受 可行 2 临床疗效 A CARS ABC SI评分 混合组 脐带间充质 脐血 基础治疗组 疗效最优 脐血组 脐血 基础治疗组 次之 基础治疗组第三位 B 干细胞移植组CARS改善方面 活动水平 非语言交流 语言交流 近处感觉反应 视觉反应 与非生命物体的关系 躯体运用能力与模仿 C 干细胞移植组ABC评分改善的因子 刻板行为 兴奋性与不恰当语言 D 干细胞组临床症状改善时间早于基础治疗 一般在移植后2 4个月时与基线比较有明显改善 且持续到半年的观察期末 而对照组中仅在6个月时出现 研究结论 干细胞临床应用 脐带间充质干细胞移植治疗难治性SLE 干细胞临床应用 脐带间充质干细胞移植治疗难治性SLE 干细胞临床应用 脐带间充质干细胞移植治疗难治性SLE 干细胞临床应用 康复科85例脐带MSC移植的回顾性研究 脑梗死23例 骨质疏松15例 骨性关节炎8例 脑出血5例 脊髓损伤 类风湿性关节炎和骨折各4例 股骨头坏死3例 脑外伤和外伤性半月板损伤各2例 脑栓塞 椎基底动脉供血不足 脑性瘫痪 帕金森病 多系统萎缩 遗传性共济失调 强直性脊柱炎 痛风性关节炎 骶髂关节炎 滑膜炎 肩周炎 动脉硬化闭塞症 血栓闭塞性脉管炎 糖尿病足 慢性阻塞性肺病各1例例数 2的病种按总有效率排序 骨质疏松 100 骨折 100 骨性关节炎 87 5 脊髓损伤 75 类风湿性关节炎 75 股骨头坏死 66 67 脑梗死 60 87 脑出血 20 干细胞临床应用 康复科85例脐带MSC移植的回顾性研究 骨质疏松和骨折患者治疗后NRS疼痛评分均比治疗前显著降低 P 0 01 P 0 05 骨性关节炎患者治疗后Lequesne指数和WOMAC评分均比治疗前显著降低 P 0 01 脑梗死患者治疗后NIHSS评分和Barthel评分均比治疗前显著降低 P 0 01 P 0 05 所有病例均未发现移植不良反应结论 脐带间充质干细胞移植在康复医学领域具有良好的临床应用前景 干细胞临床应用 影响干细胞治疗效果的因素 干细胞移植数量 活力 存活率干细胞移植的时机和频率个体差异 年龄 损伤程度 性别等 病种差异 外源性效果好干细胞移植的途径干细胞移植是否配合其它治疗 干细胞临床应用 干细胞治疗的几个关键问题 1 病例的选择目前医学上用传统治疗方法无法解决的难治性疾病适应症和禁忌症的选择高过敏体质及既往曾有过严重的过敏反应如过敏性休克的患者 禁做异体干细胞移植 2 术前的知情同意 术前详细向患者及家属阐述细胞治疗的适应症 以及相关注意事项及其可能发生的情况 并征求患者及家属充分理解 并签字同意后 方可进行治疗 避免医疗纠纷的发生 3 临床观察指标的设计 根据不同的疾病设计不同的指标进行自身对照的观察 尽量选用国际上认可或通用的标准4 伴随反应的监测 目前干细胞在临床应用的过程中所出现的伴随反应发生率小于4 主要是低热 体温小于38度 其次为头痛或腰痛 一般不需特殊处理或适当对症处理 24小时内可恢复正常 有四例出现过敏反应者均为小儿 且既往有明显的过敏史 经抗过敏治疗后好转 5 脐血间充质干细胞 MSCs 移植为什么不用配型 2001年6月14日 新英格兰医学 杂志刊登了一篇关于 脐血干细胞移植 的研究论文 该文阐述了无关供体的脐血细胞可以作为成人干细胞移植的可选来源 试验数据显示 接受脐血干细胞移植的成人患者中 有90 接受了HLA配型不符的供体提供的细胞 他们不但成功地重建了血液系统 而且发生移植物抗宿主反应的几率和程度都很低 MSCs有一套很复杂的机制来逃脱宿主的免疫监控 包括低免疫原性 MSCs直接抑制CD4 T细胞或调整其表型 以及形成一个免疫抑制的微环境 6 干细胞如何通过血脑屏障 BBB 有大量实验验证了MSC可透过BBB分布于脑损伤区 胼胝体 大脑皮质等部位 而且培养MSC时在培养基中加入神经生长因子 NGF 脑源性神经营养因子BDNF 可促进其定向迁移入大脑 MSC透过血脑屏障的机制 1 粘附分子介导的特异性转移 2 BBB固有薄弱环节参与MSC的迁移 3 BBB通透性的改变 7 干细胞移植为什么不会产生致瘤性 1 多年的实验室研究表明 胚胎干细胞是具有致瘤性的 而成体干细胞在体外培养时间超过半年 传代超过60代才具有致瘤性 我们临床所用干细胞培养时间为7 10天 传代2 3代 细胞的生物学特性尚未受到外界因素的影响 2 我们严格采用标准化操作程序进行培养 保持体外培养体系的稳定 这为维持干细胞的正常生物学特征提供了保证 THANKS