干细胞相关疾病治疗
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概述
心血管疾病是全世界男女死亡的第一大原因，每年夺走超过1700万人的生命。急性心肌梗塞（心脏病发作）和充血性心力衰竭的影响给医生和研究人员都带来了巨大挑战。心脏病发作会损害心肌，使其在整个循环系统中的采血效率降低。心脏具有最小的再生能力，因此丢失的肌肉被疤痕组织代替。这使患者的心脏功能降低，通常会发展为心力衰竭，此时心脏无法满足人体对血流的需求。当前的心力衰竭治疗方法侧重于管理症状（例如降低血压），但并未解决根本问题：失去太多功能性心肌细胞的心脏。尽管在如何处理心脏病方面取得了重大进展，但心脏病仍在发展。心脏细胞一旦受损，便无法被身体取代。需要新的治疗策略来恢复该慢性疾病的功能，而不是对其进行管理。
研究人员正在尝试各种干细胞疗法来移植新细胞，利用组织工程技术改善移植细胞的存活或功能，并刺激现有细胞产生新的心肌细胞。
研究人员可以从以下来源在实验室中培养心肌细胞：
- 胚胎干（ES）细胞，源自胚胎的细胞，可以产生体内的所有细胞。
- 诱导多能干（iPS）细胞，一种成年组织特异性细胞，在实验室中进行了重新编程，使其表现得像胚胎干细胞，并且具有成为体内任何细胞类型（包括心肌细胞）的能力。
实验室中心肌细胞在培养皿中跳动
令人惊讶的是，这些干细胞衍生的心肌细胞将在培养皿中一致地跳动，就像它们在活着的心肌中一样。该特性至关重要，因为研究人员正在探索是否有朝一日可以种植替代组织以移植到患者体内。然而，如果将实验室生长的心肌细胞移植到跳动的人的心脏中，它们是否会与周围细胞一致整合或搏动尚不明确。
什么是急性心肌梗塞？
急性心肌梗塞或心脏病发作发生在喂食心脏的血管受阻时，通常是由斑块顶部形成的血块形成的，该血块由脂肪，胆固醇，钙和其他元素组成在血液中。如果没有血液中的氧气和其他营养物质，心脏细胞就会死亡，大量的心脏组织会受损。
心脏病发作后，疤痕组织通常会替换受损的心肌部分，而这种疤痕组织会损害心脏保持正常跳动和有效抽血的能力。心脏最终会更加努力地工作，这削弱了心脏的其余健康部分，并且随着时间的流逝，患者会遇到更多与心脏有关的健康问题。
什么是充血性心力衰竭？
心力衰竭是指心脏的抽血作用比正常情况弱的情况。血液循环更慢，心脏压力增加，结果，心脏无法向体内泵送足够的氧气和其他营养。为了补偿，心脏的腔可能会伸展以容纳更多的血液，或者腔的壁可能会变厚并变硬。最终，肾脏通过保留更多的水和盐分来响应较弱的抽血作用，并且手臂，腿部，脚踝，脚部甚至肺部周围会积聚液体。这种一般的临床情况称为充血性心力衰竭。
许多情况会导致充血性心力衰竭。其中最常见的是心脏病发作，高血压，瓣膜疾病和称为心肌病的遗传疾病。
目前如何治疗急性心肌梗塞和充血性心力衰竭？
建议改变生活方式，例如降低盐和脂肪的摄入量，规律地运动，减少饮酒和戒烟，以减少心脏病发作的机会和充血性心力衰竭的早期。目标是减缓疾病的任何进展，减轻症状并改善生活质量。
为了治疗急性心肌梗塞，医生通常使用一种称为血管成形术的方法来破坏血栓并扩大动脉阻塞。血管成形术包括将一个微小的气球插入并充气到受影响的动脉中。血管成形术可与插入称为支架的细金属丝网管结合使用，这有助于保持动脉张开并减少再次被阻塞的机会。
心脏病发作后的其他治疗方法包括定期使用血液稀释剂（例如小剂量阿司匹林）以防止形成新的血凝块，并使用其他药物来控制血压和胆固醇水平。经常在心脏病发作后开处方β受体阻滞剂或治疗高血压，而ACE抑制剂可预防心力衰竭的进展。
对于中度至重度充血性心力衰竭，可能需要进行手术以修复或更换心脏瓣膜或用移植物绕过冠状动脉。在严重的情况下，患者可能植入了起搏器或除颤器以控制心律。
我们如何使用干细胞来了解和治疗心脏功能和疾病？
研究人员正以两种重要方式使用干细胞来改善心脏健康。首先，他们将干细胞转变为“一盘菜中的心肌”。如果患者有心脏病的遗传原因，他们的干细胞衍生的心肌也将患有这种疾病，这种心肌可用于发现新药。其次，干细胞提供了替换受损心脏组织的方法。研究人员希望通过细胞疗法来修复或替换因充血性心力衰竭和心脏病发作而受损的心脏组织。与上面列出的治疗方法不同，细胞疗法可以针对心脏缺陷提供持久的治疗，而不是针对症状的治疗。
关闭染色的小鼠心脏，以揭示有助于心肌细胞收缩（红色）的重要结构蛋白。细胞核标记为洋红色。
您的心脏由几种类型的细胞构成。为了修复受损的心脏组织，研究人员通常专注于三种特定的心脏细胞类型：
- ·心肌细胞，构成心房的跳动的肌肉细胞，血液进入心脏的腔室以及将血液从心脏泵出的心室。心肌细胞目前正被用于心脏病的细胞疗法中。
- ·心脏起搏器细胞，可以发送和接收电信号，使您的心脏保持节律。
- ·血管内皮细胞，血管内衬并帮助向心肌细胞输送氧气。
由iPS细胞制成的心脏细胞在创建人类心脏病模型，更好地准确了解出了什么问题以及测试不同的药物或其他疗法方面也非常有用。它们还可以用于帮助预测哪些患者可能因其他疾病（例如癌症）的药物而产生心脏毒性副作用。
当前基于干细胞的心脏病治疗方法概述
由于心脏病发作后的心力衰竭是由心肌细胞的死亡引起的，因此研究人员一直在研究使受损的心脏壁“肌肉化”的策略，以改善其功能。研究人员正在将不同类型的干细胞和祖细胞（见上文）移植到患者体内，以修复受损的心肌。这些策略主要使用“ 成人 ”干细胞（存在于骨髓，脂肪或心脏本身）或“ 多能 ”（ES或iPS）细胞。
成年干细胞实验的初步结果表明，即使它们在移植后不久死亡，它们似乎仍可以改善心脏功能。这导致了这样的想法，即这些细胞可以释放出可以改善功能的信号，而无需替换丢失的肌肉。临床试验始于2000年代初期，先从骨髓然后再从心脏移植成体干细胞。这些试验表明，将细胞移植到受损的心脏中是可行的，并且通常对患者是安全的。但是，较大的随机，盲法和安慰剂对照试验表明，改善功能的迹象较少。现在的共识是，成年干细胞对心脏功能有适度的好处。
研究表明，多能干细胞衍生的心肌细胞可以形成跳动的人心肌细胞，这些细胞可以释放必要的信号并替代因心脏病发作而丧失的肌肉。从小鼠到猴子，在心脏病动物模型中，多能干细胞源性心肌细胞的移植已证明对心脏功能具有重大益处。最近，多能干细胞来源的干预措施首次用于临床试验。源自干细胞的“人”心肌细胞“补丁”被移植到衰竭心脏的表面。早期结果表明这种方法是可行且安全的，但要知道其是否具有功能优势还为时过早。正在研究通过组合不同类型的干细胞，重复移植或改善干细胞斑块来治疗心脏病的细胞疗法。目前，使用这些改良方法的临床试验的目标是在2020年左右开始。不幸的是，许多不道德的诊所对干细胞“疗法”治疗心力衰竭的功效发表了未经证实的主张，使人们对目前用于心力衰竭的细胞疗法的现状感到困惑。
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概述
根据国际糖尿病联合会的数据，全世界有近4亿人患有糖尿病，到2035年，这一数字有望跃升至近6亿。对于许多人来说，糖尿病可以通过饮食，运动以及胰岛素或其他药物来控制。但是，糖尿病引起的并发症可能很严重，包括肾脏衰竭，神经损伤，视力下降，心脏病和许多其他健康问题。
什么是糖尿病？
从根本上讲，糖尿病是身体无法调节或适当使用血液中糖（称为 葡萄糖）的疾病。胰腺在控制这些水平中起着至关重要的作用。胰腺内有成千上万个细胞团，称为朗格汉斯岛，其中包含多种调节血糖的激素产生细胞（见图1）。最重要的是，这些细胞包括β细胞，该细胞会产生一种称为胰岛素的激素，当血糖水平达到一定阈值时，该激素就会释放到血液中，从而通知体内其他细胞吸收糖分，而糖分是人体细胞的主要能源。
人体一直在平衡可利用的血糖量-太高或太低的水平都可能有害。在糖尿病中，血糖升高是由于胰腺不能产生足够的胰岛素（1型糖尿病），或者是因为或体内细胞对释放的胰岛素没有反应（2型糖尿病）。
- 1型，以前称为青少年糖尿病。 在1型糖尿病中，人体的免疫系统攻击胰腺的β细胞。当β细胞丢失时，没有足够的胰岛素来适当控制葡萄糖水平。血液中的高糖水平可能会损害肾脏，眼睛，神经系统和其他器官。所有年龄段的人都可以诊断为1型糖尿病。
- 2型糖尿病，以前称为成人发病型糖尿病。在2型糖尿病中，体内细胞对胰岛素具有抵抗力。他们对β细胞释放的胰岛素反应不佳。β细胞产生更多的胰岛素来向其他细胞发出信号，但最终无法补偿。与1型糖尿病一样，2型糖尿病患者的高血糖水平可能对身体造成严重损害。2型糖尿病的发病率在45岁以上的人群中有所增加，但在年轻人群中越来越多地诊断出2型糖尿病。遗传背景，肥胖和缺乏运动是导致2型糖尿病的常见危险因素。
糖尿病如何治疗？
为1型糖尿病患者提供胰岛素，以帮助他们控制血糖水平。然而，这些患者经常难以最佳地平衡其血糖，并且他们需要每天多次监测血糖。多种类型的胰岛素泵等新技术极大地改善了某些人的治疗能力，可以提供个性化剂量或稳定的胰岛素流，但是它们无法精确地模仿健康的人体对胰岛素生产的持续，复杂的监控和调整。由正常的β细胞提供。
有时可以通过饮食和运动来控制2型糖尿病。但是，许多2型糖尿病患者最终不得不注射胰岛素来控制血糖水平和/或其他药物来治疗疾病并发症
通过改善胰岛素管理和葡萄糖监测，在减少与糖尿病相关的并发症所造成的损失方面取得了巨大的进步，但是理想的治疗方法将是替代缺失的产生胰岛素的胰岛β细胞。自1999年以来，数百名1型糖尿病患者接受了胰岛移植。这些人中的许多人已经能够停止服用胰岛素至少几个月或几年。但是，大多数患者必须在手术后四年内再次开始服用胰岛素。由于胰岛的供应短缺，免疫抑制的需要和费用较高，因此很少进行移植。
移植通常在2型糖尿病患者中效果较差，因为由于其对胰岛素的抵抗力，它们需要更多的胰岛。
我们如何使用干细胞来了解糖尿病？
干细胞正在用于正在进行的研究中，以帮助我们探索人体加工糖的复杂方式并回答有关糖尿病根源的一些重要问题，例如：
- 在1型糖尿病中，为什么免疫系统会开始攻击β细胞，而不是胰腺或其他器官或组织中的其他细胞呢？
- 在2型糖尿病中，导致胰岛素抵抗的原因是什么？
最近，在从胚胎干细胞（ESC）和诱导多能干（iPS）细胞生成β细胞方面取得了巨大的进步。实验室研究有助于我们更好地了解疾病的进展，潜在的遗传原因以及患者之间的异同。研究人员正在使用这些信息来尽早诊断出人，预防疾病进展并更有效地治疗糖尿病。
iPS衍生的β细胞也可以用于β细胞替代治疗，如果可以成功地将其移植到患者体内，则可能提供治愈方法。由于iPS细胞可以由单个患者制成，因此产生的β细胞将避免移植排斥，但患有1型糖尿病的接受者仍将对其β细胞面临自身免疫攻击。
干细胞治疗糖尿病的潜力是什么？
开发和测试一种真正有效的基于干细胞的糖尿病治疗方法将需要数年时间。两个主要挑战是找到足够数量的胰岛素生产细胞，并保护这些细胞免受免疫系统的攻击。解决β细胞供应问题方面取得了令人瞩目的进展，因为现在有可能从人ESC和iPS细胞生成胰岛素产生细胞。
研究人员正在寻找方法来恢复糖尿病患者功能性β细胞的数量，同时寻求丢失的β细胞的 替代 和 保护 β细胞免受进一步损害。正在使用几种不同的方法，包括：
- 由胚胎干细胞或iPS细胞制造β细胞。胚胎干细胞和iPS细胞可以在实验室中大量生长，并且有可能被诱使成为体内任何细胞类型，包括葡萄糖感应，产生胰岛素的β细胞。这些技术的最新飞跃使其成为产生大量替代β细胞的极有希望的途径。
- 刺激β细胞自我复制。Beta细胞可以在胰腺中做到这一点，但通常非常缓慢，并且随着年龄的增长越来越少。研究人员正在寻找可以增强自我更新能力的药物，作为2型或1型早期糖尿病患者的一种可能的治疗方法。
- 保护β细胞免受免疫攻击：免疫学家和生物工程师正在研究一系列保护移植细胞免受免疫攻击的策略。一种方法是使用细胞工程技术使细胞对这种攻击更具抵抗力，另一种方法是将细胞封装在半透膜中以保护其免受免疫系统细胞的侵害。这样的胶囊是多孔的，并允许诸如葡萄糖和胰岛素的小分子通过，同时保护β细胞免受免疫系统细胞的侵害。
这些方法的关键是使β细胞进入人体可以工作的位置，并从一开始就保护它们免受损害。这包括移植到替换细胞不太可能受到免疫系统攻击的身体部位或将细胞放入保护性胶囊中。这样的胶囊是多孔的，并允许诸如葡萄糖和胰岛素的小分子通过，同时保护β细胞免受免疫系统细胞的侵害。
对于1型糖尿病，采取了许多实验方法来抑制免疫系统对β细胞的攻击。其中大多数仍在实验室中进行探索。目前正在进行一些临床试验，以测试骨髓中的血液干细胞或间充质干细胞是否会改变或重新设置免疫系统，从而使其不再攻击β细胞。但是，对于这些细胞的使用将如何起作用的潜在机制尚不清楚，因此需要进一步研究以确定这些方法中的任何一种是否将被证明是安全有效的。
基于细胞的糖尿病治疗的临床状况如何？
目前采取了许多实验方法来抑制免疫系统对β细胞的攻击。正在开发的新的基于细胞的疗法必须在符合法规标准的严格临床试验中进行测试，例如美国食品和药物管理局建议的那些标准。正在进行一些监管机构批准的临床试验，其中将源自ESC的胰岛素产生细胞放入包囊装置中，并移植到1型糖尿病患者中，但尚未见到临床益处。近年来，已经有各种主张使用患者自身的成年干细胞进行不受管制的移植的有益结果的主张，但目前对科学的理解并不能支持这些方法，并且缺乏独立和客观的疗效数据。
寄予厚望的是，源自干细胞的细胞将成功用于β细胞替代疗法，从而基本治愈1型糖尿病。我们知道，源自ESC和iPS细胞的产生胰岛素的细胞可以逆转实验动物的糖尿病。公司和学术研究中心正在针对此问题进行大量工作。成功临床应用的时间表尚不确定，但朝着这一目标的进展仍然令人兴奋。
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概述
与年龄有关的黄斑变性是发达国家视力丧失的最常见原因之一，全世界范围内影响着3000万至5000万人。
顾名思义，与年龄相关的黄斑变性（AMD）在60岁以上的人群中最为常见，并且随着人口老龄化，越来越多的人患有AMD。大约90％的AMD病例是 干燥的 AMD，目前尚无好的治疗方法。
什么是黄斑变性？
视网膜是位于眼睛内部的神经组织，开始将光转换为视力。在视网膜后部的中央是 黄斑，黄斑直径约5.5毫米，负责中央视觉，这对阅读，驾驶和面部识别等任务至关重要。黄斑密集地包裹着 称为杆和视锥细胞的感光细胞，它们对光做出反应并将电神经冲动传递至视神经并进入大脑。在感光器后面是另一层称为视网膜色素上皮 （RPE）的细胞 ，它通过从血液中输送营养并清除杆和锥产生的废物来支撑杆和锥。
在AMD中，RPE细胞停止执行其支撑功能，杆和视锥细胞死亡，导致中央视力丧失。干性AMD通常会发展数年。在不太常见的 湿性 AMD中，某些东西（科学家不确定是什么）刺激了异常血管的生长，并且中心视力可能在几周或几天之内消失。
黄斑变性如何治疗？
医生拥有可有效治疗湿性AMD的药物和手术技术，但目前尚无针对干性疾病的良好治疗方法。也有证据表明，用于治疗湿性AMD的药物可能会使潜在的干性AMD恶化。新诊断为干性AMD的人可以服用维生素补充剂，但干性AMD会逐渐发展，并且随着时间的推移，中枢视力会恶化。
我们如何使用干细胞来了解黄斑变性？
干细胞研究正在帮助科学家了解视网膜中不同细胞类型如何共同发挥作用，从而导致人们探索出替代视杆和视锥细胞以及支持性RPE细胞的方法。
替换杆和锥具有挑战性，因为这些细胞必须与神经纤维建立连接，从而将信号馈入视神经，然后再将这些信号发送到大脑进行解释。研究人员正在积极研究这种方法，但是要确保新的视锥细胞和视锥细胞与患者现有的视锥细胞和视锥细胞正确地融合在一起是极其复杂的。
眼睛的特殊属性
眼睛是干细胞治疗的良好靶标。它是相对独立的，有许多阻止细胞迁移到身体其他部位的屏障。评估眼部治疗的有效性很容易，因为研究人员拥有查看眼内部和测量其视觉功能的工具。他们还能够比较同一患者中经过治疗的眼睛与未经治疗的眼睛的结果。
RPE细胞不需要与神经纤维连接，因此使它们与现有的视网膜细胞整合可能会更容易。新的RPE细胞可以替代患病的RPE细胞，并发挥其某些支持功能。如果移植是在失去视杆和视锥细胞之前进行的，那么新的RPE细胞可能能够防止它们死亡，从而改善中心视力，或至少阻止疾病的发展。RPE细胞也更容易由干细胞制成统一的细胞类型，从而减少了与用于移植的统一细胞群体产生相关的问题。
干细胞还被用于 药物发现 ，即发现新疗法的过程。健康的RPE细胞会受到压力，产生显示AMD功能的异常细胞。这些细胞可以在实验室中生长并进行研究，以更好地了解AMD的进展情况，这可能导致早期发现和更好的诊断。这些细胞还可以用于筛选潜在药物的安全性和有效性。
干细胞治疗黄斑变性的潜力是什么？
干细胞研究人员在替换RPE层的努力上正在取得巨大进展，他们认为这将阻止甚至扭转与AMD相关的视力丧失。
一些研究人员正在使用 诱导多能干（iPS）细胞- 组织特异性细胞（通常是皮肤细胞，但有时是其他组织细胞），这些细胞在实验室中被重新编程为具有类似于胚胎干细胞的功能-来生长棒状或视锥状或RPE细胞。其他小组正在使用人类胚胎干细胞，另一些小组正在研究可以从成年RPE（例如，捐赠给眼库的眼睛）中生长的RPE特异性干细胞。
研究人员正在努力确定这些细胞的最佳成熟度。细胞移植时越成熟（即分化程度越高），它们过度生长（产生过多的RPE细胞，可能导致疤痕组织）或从原定位置迁移的可能性就越小。身体。另一方面，较不成熟的细胞具有更多的自我更新特性，并且可能具有整合和修复眼睛的视锥细胞和视锥细胞的更大潜力。
研究人员还在探索将干细胞运送到眼睛的不同方法，包括在实验室中创建RPE细胞的斑块。在一种方法中，将源自人胚胎干细胞或成年RPE干细胞的一细胞厚的RPE细胞层放在允许营养物和废物穿过并植入眼睛的材料上。在动物实验中，该补丁显示出了希望。RPE细胞看起来很稳定，不会迁移到眼睛的其他区域。
另一有希望的交付是细胞悬浮液，该细胞悬浮液被注入视网膜下方的眼睛中。源自iPS细胞，RPE干细胞或人类胚胎干细胞的细胞在实验室中生长并分化，然后置于无害液体中进行注射。
对于这两种方法，一个关键的问题是这些细胞是否将与患者自身的RPE细胞很好地整合，并在长期内完成它们对棒和锥的支撑工作。
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概述
多发性硬化症（MS）影响全球约230万人。大多数人被诊断出年龄在20至50岁之间，尽管疾病发作可能发生在幼儿和显着的成年人中。MS以不同形式存在，但是通常它是一种进行性疾病，随着时间的推移而恶化。MS症状，严重程度及其进展因人而异，并且每个人的症状都可能随时间变化或波动。
什么是多发性硬化症？
要了解MS，您必须首先了解神经元的独特结构，即使我们能够移动，平衡，看到，听到，品尝，感觉，记住和思考的细胞。
神经元的细胞体包含核，并且在其表面具有许多触手状的延伸，称为 树突。一根叫做轴突的长纤维 从细胞主体伸出，并涂有一层称为髓鞘的保护鞘，该鞘 就像电线上的绝缘层一样，保护轴突并促进电信号的发送和接收。髓磷脂是由专门的神经胶质细胞，位于大脑和脊柱（中枢神经系统）的少突胶质细胞以及大脑和脊柱外的神经网络中的雪旺细胞生成的，这些神经将雪旺细胞与身体的其余部分连接起来系统）。
多发性硬化症（MS）被认为是一种免疫介导的疾病，最有可能是自身免疫性疾病，其中免疫系统攻击少突胶质细胞， 从而破坏髓鞘。这种损伤会干扰神经元的正常功能和时间，导致对神经元的直接损伤，从而导致视力，运动和认知能力永久丧失。MS是神经系统残疾的较常见原因之一，尤其是在年轻人中。
患有MS的人可能会遇到多种症状，具体取决于大脑和/或脊髓的哪个部分受到影响，包括视力模糊，疼痛，麻木，极度疲劳，行动不便和言语问题。MS最有可能是由与个体免疫力，环境，既往感染（例如，病毒或细菌）和遗传易感性相关的多个因素相互作用而引起的，尽管没人能确定。
MS有四种主要类型：
- 复发缓解型MS（RRMS）。 到目前为止，这是最常见的MS类型，约占最初MS诊断的85％。患者经历明显的发作（或复发），运动技能或其他神经系统功能恶化。复发后是部分或完全恢复（缓解）的时期，其中症状部分或完全消失。
- 二级进行性MS（SPMS）。 大多数最初被诊断出患有RRMS的人最终将进入疾病的这一阶段。MS将更稳定地发展，患者可能会逐渐出现症状恶化而不是剧烈发作，或者他们可能会同时经历。
- 原发进行性MS（PPMS）。 在PPMS中，神经功能从症状发作开始就稳定下降。这种形式的多发性硬化症影响了所有多发性硬化症患者的约10％，疾病进展的速度差异很大。有些人偶尔会出现高原，症状既不会改善也不会恶化，而有些人则经历了短期的轻微改善。PPMS通常没有明显的复发或缓解。
- 渐进式质谱（PRMS）。这是最罕见的MS形式，其中该疾病从一开始就稳定发展，偶尔会突然发作，患者可能会也可能不会康复。PRMS中没有缓解期。目前，进展性MS的治疗选择有限，没有一种能够有效稳定疾病或恢复功能丧失的选择。
我们如何使用干细胞来了解多发性硬化症？
研究人员正在研究干细胞，以帮助他们了解脑组织的正常发育，MS出了什么问题，并试图改善治疗方法。来自中枢神经系统的神经干细胞（NSC）分别产生神经元，产生髓磷脂的细胞和支持细胞，少突胶质细胞和星形胶质细胞。神经干细胞存在于胎儿或成年大脑和脊髓中。
NSC也可以源自实验室中的两种干细胞类型- 胚胎干细胞（具有成为体内任何细胞类型的能力）或 诱导性多能干（iPS）细胞（可在其中重新编程的组织特异性细胞）。实验室的行为就像胚胎干细胞一样。这些多能干细胞中的每一个都可以专门化为神经干细胞，研究人员可以使用它们来了解有关正常和患病神经细胞功能的更多信息。干细胞对于了解人体的自然修复机制以及测试新药和新疗法非常有用。
科学家正在使用干细胞来：
- 详细了解髓磷脂如何正常维护和修复（称为髓鞘再生的过程 ），以及为什么该过程有时会失败；
- 了解更多有关导致MS的原因；
- 寻找限制或防止免疫系统对神经元造成损害的方法；
- 尝试通过触发或增强人体自身的修复或细胞置换机制来修复损伤；和
- 开发和测试可以修复损害或阻止疾病进展的新疗法。
干细胞治疗多发性硬化症的潜力是什么？
随着研究人员探索不同类型的干细胞减缓MS活性并修复神经系统损伤的潜力，正在取得令人兴奋的进展。目前尚无批准的MS干细胞治疗方法，但临床试验中正在测试多种方法。
为了防止或减少免疫系统对神经细胞造成的损害，研究人员正在探索调节免疫系统攻击哪些细胞或攻击强度的方法。临床试验中的一种方法是使用大剂量的抗体化学疗法消灭患者的免疫系统，然后使用他们自己先前蓄积的造血干细胞（形成血液的干细胞）再生血液系统。这种方法的目标是再生的免疫系统不会攻击髓磷脂或其他脑组织。尽管患者反应有所不同，但似乎该过程可能会“重置”免疫系统，从而导致产生新的免疫细胞库，特别是T细胞，不再攻击患者自身的细胞。虽然此策略可能有效，
临床试验中正在测试的另一种方法是使用患者的 间充质干细胞。这些是从基质或包围其他组织和器官的结缔组织中分离出来的 。不同的试验以不同的方式使用这些分离的基质细胞，目的是抑制个体的免疫反应和/或增强受损组织的修复，但研究尚未揭示这些细胞在免疫调节中的作用。
由于缺乏进行性髓磷脂和进行性MS的神经元丧失的有效治疗选择的缺乏，正在研究细胞替代作为治疗这种疾病的一种手段。神经干细胞可以在实验室中生长，以制造神经胶质祖细胞，这些神经胶质祖细胞可以替代MS过程中丢失的少突胶质细胞。为此，现在已有多个小组移植了神经胶质祖细胞以治疗MS动物模型。人和多能干细胞来源的神经胶质祖细胞已显着增加（通常可以挽救）脱髓鞘小鼠的寿命，并具有有效的髓鞘再生和神经功能丧失的恢复。
在短期内，这些细胞是筛选可增强内在修复或抵抗损伤的新药的绝佳平台。
进行性MS的细胞疗法的临床状况如何？
产生新的产生髓磷脂的少突胶质细胞的神经胶质祖细胞的使用正在发展成为一种潜在的治疗策略，其目的是通过防止进一步的神经元丢失并通过使脱髓鞘的神经元重新髓鞘化来恢复疾病来稳定疾病。迄今为止，在临床前工作中，已经开发了从多能人干细胞，包括胚胎和诱导多能干细胞中产生大量人胶质祖细胞的方法。这些细胞在脱髓鞘的幼小和成年动物模型中均被证明可有效地使神经元髓鞘再生。美国食品和药物管理局（FDA）正在审查干细胞来源的神经胶质细胞作为治疗进展型MS的细胞疗法的潜在用途。
我们可以合理地预期，在可接受的临床前安全性数据和FDA批准之前，测试胶质祖细胞基于细胞的治疗进行性MS的临床试验将在相对不久的将来取得进展。
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概述
帕金森氏病（PD）是一种进行性神经退行性疾病，影响全球超过1000万人。该疾病的症状会随着时间的推移而恶化，包括摇晃，行走困难，僵硬以及其他使运动和非运动问题恶化的问题。PD是全世界干细胞研究中特别活跃的领域，科学家正在利用干细胞更好地了解该疾病并寻找潜在的新疗法。
什么是帕金森氏病？
帕金森氏病（PD）是一种常见，慢性且无法治愈的大脑神经退行性疾病。该疾病的特征是在大脑的许多区域，特别是在靠近大脑根部的一个关键部位（中脑）的特定脑细胞（神经元）死亡，这种结构称为“黑质”。尽管怀疑这种细胞死亡是由于遗传和环境因素的某种结合，但这些神经元死亡以及帕金森氏病发作的根本原因尚不清楚。
帕金森氏病的特征是大脑许多区域和身体其他部位的细胞（神经元）死亡。除了在称为“黑质（黑质）”的结构中靠近大脑底部（中脑）的一个关键部位失去神经元外，神经元还在其他位置（包括脑干区域）丢失（如图所示）。黑色）以及嗅球（绿色显示）和皮质（灰色）显示。脑外的细胞也可能受到影响，包括肠道中的细胞（未显示）。
成人的大脑大约包含860亿个神经元。神经元使用称为神经递质的小分子作为相互之间交流并在整个大脑中传递信号的一种方式。但是，并非所有神经元都是相同的，并且不同类型的神经元使用不同的化学信使相互通信。就PD而言，一种在中脑死亡的主要神经元类型使用一种称为多巴胺的化学物质进行交流。正是这些神经元及其产生的多巴胺化学信号的缺失导致了PD患者的一些主要特征，最显着的是运动缓慢和僵硬。随着时间的流逝，随着越来越多的此类细胞以及大脑不同部位的细胞死亡，症状会逐渐恶化，最终包括静息性震颤，行走问题，疾病发作20年后，约80％的患者患有一系列非运动问题和痴呆。有关症状和疾病进展的更多信息，请参见帕金森氏病基金会网站。
目前如何治疗帕金森氏病？
由于PD的许多主要特征是由释放多巴胺的神经元丢失引起的，因此治疗的重点是用模仿其作用的药物（例如L-多巴或多巴胺激动剂）替代多巴胺或模仿其作用，这些药物已产生了巨大的临床益处自1960年代以来。但是，随着时间的流逝，这些药物会产生严重的副作用，包括不稳定的运动反应和不自主运动（运动障碍）以及神经精神病问题。因此，这些需要持续服用的药物会产生问题，最终可能会与所治疗的疾病一样有问题。
对于较晚的疾病晚期，也可以使用侵入性深部脑部手术刺激，但并非没有风险，并且像药物选择一样，可能仅提供暂时的症状缓解。
如何使用干细胞来理解和治疗帕金森氏病？
干细胞正以多种方式用于了解疾病过程并找到可能治疗PD的新方法。通过在实验室中使用干细胞来（1）通过在显微镜下研究受影响的神经元来模拟疾病。
（2）使健康的神经元移植到患者体内以替换因疾病而丢失的细胞，干细胞正在帮助科学家发现新的有关该疾病是如何引发的以及一天如何治疗的线索。
在实验室中建模PD
神经元很难在有生命的人的大脑中进行研究，并且不能出于研究目的而在实验室中提取和培养它们。基于2006年获得诺贝尔奖的科学突破，科学家有了另一种研究患者神经元的方法。现在可以将皮肤或血液中的细胞重新编程为胚胎样状态，称为诱导性多能干（iPS）细胞，然后可以使其成为体内任何细胞类型，包括大脑的神经元。例如，可以在实验室中将PD患者的血细胞重新编程为iPS细胞。这些细胞反过来又可以变成几乎无限供应的多巴胺产生和其他类型的神经元，科学家可以对其进行仔细研究。
由于这些细胞具有与患者相同的遗传组成，因此它们可以表现出与患者细胞相同的疾病过程。通过比较PD患者与健康个体的iPS细胞源性神经元的发育，研究人员正在研究PD神经元出了什么问题以及哪些基因可能与疾病的发展有关。科学家可以利用这些神经元进一步了解疾病的进展，并发现可能有效延缓或逆转疾病的新药。
因此，干细胞使研究人员能够在实验室中对PD患者的神经元进行建模和研究，以识别PD的遗传和环境原因，从而更好地了解如何预防或治疗该疾病。然而，尽管令人兴奋，但这种建模仍处于早期阶段，尚无法准确复制疾病的所有方面。
干细胞可作为治疗PD的健康神经元
有强有力的证据表明，替换在中脑死亡的多巴胺产生神经元可以极大地帮助PD患者。在多巴胺正常发出信号的部位向PD患者的大脑中植入新产生的多巴胺释放细胞，其临床反应可与多巴胺药物所见的相同，其优点是移植的神经元将以生理方式释放多巴胺在需要的地方，这样做应避免药物引起的副作用。
从1980年代开始，已经尝试使用产生多巴胺的细胞修复PD脑，最成功的尝试是从胎儿组织移植多巴胺细胞。这些细胞移植到PD患者中后，可以长期大量存活，释放多巴胺，在宿主脑中整合并发挥功能，并可以显着改善PD多年。但是，这种方法虽然证明了原理性证明，但仍存在技术，后勤和质量控制问题，主要是由于胎儿细胞来源：细胞不一致或定义不明确，某些试验中不良副作用以及政策在美国，有关胎儿细胞使用的问题。因此，需要更加标准化的多巴胺细胞来源。
在过去的十年中，技术和协议已经发展到可以从胚胎干细胞和iPS细胞来源中几乎无限供应中脑多巴胺神经元的地步，这些来源在PD动物模型中显示出良好的存活率并显示出功能优势。这项工作现已发展到开始进行首次人体临床试验的程度。
来源于人ES细胞的多巴胺能神经元。
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间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells，MSCs）曾泛指一类存在于骨髓、脐带、脂肪等组织，能够贴壁生长、具有一定分化潜能的细胞群。
2005年国际细胞治疗协会提出，将未经过进一步分离的贴壁细胞称为多能间充基质细胞（multipotent Mesenchymal Stromal cells），而把间充质干细胞这一名称留给了原细胞群中真正具有干性的细胞。
脐带间充质干细胞是指存在于新生儿脐带组织中的一种多功能干细胞，它能分化成许多种组织细胞，具有广阔的临床应用前景。
本文目录
一、什么是间充质干细胞？
二、间充质干细胞成为研究热点
三、什么是脐带间充质干细胞？
四、脐带间充质干细胞的研究
五、临床应用研究案例
六、脐带间充质干细胞新药研发
七、脐带与脐带血的关系
一、什么是间充质干细胞？
间充质干细胞是干细胞家族的重要成员，它来源于发育早期的中胚层，属于多能干细胞。
1961年2月1日，多伦多生物物理学家James Till和血液病专家Ernest McCulloch共同的一次偶然发现，奠定了干细胞科学的基础：他们发现了一种能自我更新并多向分化的细胞 —— 干细胞。
1968年，德国科学家Frieden Stein等研究者在骨髓中发现了间充质干细胞。
此后科学家陆续发现，间充质干细胞广泛存在于全身多种组织中，并可在体外培养扩增，可在特定条件下分化为包括神经细胞、成骨细胞、软骨细胞、肌肉细胞、脂肪细胞在内的多种细胞，连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能，可作为理想的种子细胞用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复。
除此之外，MSCs还在造血、免疫炎症反应、血管新生等人体重要功能中起重要调节作用。
二、间充质干细胞成为研究热点
1995年，间充质干细胞首个临床试验完成，一组15名患者输注了培养的间充质干细胞以测试治疗安全性。
近年来，间充质干细胞的研究热度不断攀升。根据统计，截止到2018年8月，Pubmed上检索到的与间充质干细胞相关的文献累计已超过53000篇。
根据全球最大的临床研究数据库——美国国立卫生研究院(NIH)临床试验的数据信息库(ClinicalTrials.gov)的检索结果，截止2018年8月16日，在该数据库登记的间充质干细胞相关临床研究超过800项，其中在中国进行的有174项。
将临床试验按照注册时间归类，可以发现间充质干细胞的临床研究发展势头迅猛。从注册时间来看，半数以上的临床研究发生在2014年以后。2014-2017年，每年新增的临床研究数目在100项左右。
2018年至8月新增81项，全年有望超过100项。
2005年-2017年间充质干细胞临床研究变化趋势
从治疗的疾病种类来看，间充质干细胞的临床研究涉及上百种疾病。将这些疾病按照器官系统分类，可以发现神经系统、心血管和骨科疾病是三类主要的研究领域，占比都在15%以上，总和超过一半。另外，糖尿病、肝脏、肺脏、胃肠道、皮肤和移植物抗宿主病(GVHD)的比例都在5%左右，是间充质干细胞重要的临床研究方向。
间充质干细胞治疗不同种类疾病临床试验分布情况
在神经系统疾病方面，脊髓损伤、多发性硬化、中风、肌萎缩侧索硬化症、老年痴呆症是研究较多的疾病；在骨科疾病方面，骨关节炎、股骨头坏死和椎间盘退化是主要的疾病类型；心血管系统疾病方面，研究最多的是心肌梗死。另外，关于肝硬化、克罗恩病、间质性肺病、系统性红斑狼疮的临床研究也较多。在生殖系统疾病方面，也有间充质干细胞治疗勃起功能障碍和卵巢早衰的临床研究。
三、什么是脐带间充质干细胞？
脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)是存在于脐带华通氏胶(Wharton’s jelly)和血管周围组织中的一种间充质干细胞。
来源于脐带的间充质干细胞优势明显：取材方便，无道德伦理争议，可获取的细胞数量多、增殖能力强、免疫调节作用大，分泌细胞生长因子的总量也非常高，便于扩增和传代，同时又没有配型、排异等问题。
因此，脐带间充质干细胞极其适合用于临床研究和应用，是间充质干细胞的理想来源。
采集是在分娩后进行，对母亲和新生儿无任何影响
四、脐带间充质干细胞的研究
到目前为止，ClinicalTrials.gov数据库中有超过180项已完成或正在进行的脐带间充质干细胞相关临床研究，其中在中国进行的研究占一半以上 —— 103项。
我国已经公布了通过干细胞临床研究备案的102家三甲医院名单，脐带间充质干细胞临床研究将再掀新高潮。
而在“中国临床试验中心”注册的干细胞临床研究项目已达到257个，其中脐带间充质干细胞临床试验已达37项：
注册题目 注册机构 脐带间充质干细胞治疗造血干细胞移植后出血性膀胱炎的安全性和有效性研究 安徽省立医院 人脐带间充质干细胞注射液治疗糖尿病肾病的开放性临床研究 北京大学第三医院 脐血(脐带间充质)干细胞治疗儿童脑性瘫痪的临床研究 湖北医药学院附属太和医院 人脐带间充质干细胞静脉输注治疗儿童难治性肺病的安全性评价 重庆医科大学附属儿童医院 一项评价脐带间充质干细胞治疗失代偿期肝硬化的有效性和安全性的前瞻性、多中心队列研究 济南市传染病医院 人脐带间充质干细胞治疗急性呼吸窘迫综合征的探索性研究 中山大学附属第三医院 使用脐带间充质干细胞治疗儿童特发性肺含铁血黄素沉着症的临床研究 中山大学附属第三医院 脐带间充质干细胞治疗难治性Graves眼病的临床研究 南昌大学第一附属医院 人脐带间充质干细胞对比玻璃酸钠治疗早期膝骨性关节炎的随机、单盲临床试验 天津市第一中心医院 人脐带间充质干细胞移植联合重组人伽玛干扰素（IFN-γ）应用治疗类风湿关节炎（RA）的有效性及安全性评价研究 第三军医大学大坪医院野战外科研究所 人脐带间充质干细胞移植治疗难治性狼疮性肾炎的初步临床研究 第三军医大学第一附属医院肾科 人脐带间充质干细胞移植治疗糖尿病肾病的初步临床研究 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院肾科 脐带间充质干细胞移植治疗糖尿病周围神经病变 武警总医院 同种异体脐带间充质干细胞移植治疗视网膜色素变性的初步临床研究 重庆市沙坪坝区西南医院 人脐带间充质干细胞移植治疗类风湿关节炎的有效性及安全性评价研究 第三军医大学大坪医院野战外科研究所 脐带间充质干细胞复合胶原支架移植治疗糖尿病性勃起功能障碍的临床研究 南京大学医学院附属鼓楼医院 治疗遗传性共济失调的新方法-脐带间充质干细胞移植 武警总医院 脐带间充质干细胞移植治疗脑外伤后遗症的疗效分析 武警总医院 脐带间充质干细胞移植治疗脊肌萎缩症的疗效分析 武警总医院 脐带间充质干细胞移植治疗1型糖尿病 武警总医院 脐带间充质干细胞移植治疗2型糖尿病 武警总医院 脐带间充质干细胞在造血干细胞移植中的应用 第三军医大学西南医院 人脐带间充质干细胞移植治疗系统性红斑狼疮的有效性及安全性评价研究 第三军医大学大坪医院野战外科研究所 人脐带间充质干细胞静脉输注治疗难治性弥漫性结缔组织病的疗效及安全性 第三军医大学西南医院 胶原膜复合脐带间充质干细胞治疗严重宫腔粘连所致不孕症的临床研究 南京大学医学院附属鼓楼医院 人脐带间充质干细胞移植治疗严重脓毒症或脓毒性休克的有效性及安全性评价研究 第三军医大学大坪医院细胞生物治疗中心 鼻内窥镜下视神经管减压术联合人脐带间充质干细胞移植治疗外伤性视神经病变的有效性及安全性评价研究 第三军医大学大坪医院细胞生物治疗中心 脐血（脐带间充质）干细胞治疗终末期肝病的临床研究 山东省济南市传染病医院 脐带间充质干细胞移植对双胞胎脑瘫患儿运动功能影响的对比分析 武警总医院 脐带间充质干细胞移植治疗帕金森病疗效和安全性 中国人民解放军第105医院 脐带间充质干细胞移植治疗脑梗死的疗效和安全性 中国人民解放军第105医院 脐带间充质干细胞移植与常规抗糖尿病治疗对2型糖尿病的疗效对比分析 武警总医院 脐带间充质干细胞介入移植治疗脊髓损伤的安全性和有效性 武警总医院 人脐带间充质干细胞联合神经干细胞治疗肌萎缩侧索硬化症的疗效评估和安全性研究 深圳市瑞普逊干细胞再生医学研究院 评价脐带间充质干细胞治疗膝骨关节炎的安全性、有效性的多中心、 随机、 双盲临床研究 上海交通大学医学院附属仁济医院 人脐带间充质干细胞移植治疗儿童脓毒性休克有效性及安全性评价研究 陆军军医大学大坪医院 人源脐带间充质干细胞移植治疗薄型子宫内膜的临床研究 深圳市瑞普逊干细胞再生医学研究院 （数据来源：中国临床试验中心）
五、临床应用研究案例
脊髓损伤
64岁的陈双喜14年前因车祸导致脊髓损伤、下肢瘫痪，长期瘫坐在轮椅上，大小便也不能自理。在中山大学附属第三医院经过脐带间充质干细胞蛛网膜下腔治疗近两年后，奇迹般从轮椅上站了起来，在支具辅助下迈开了脚步。
生殖医学
南京鼓楼医院妇产科胡娅莉教授团队与中国科学院遗传与发育生物学研究所戴建武教授团队联手，首次在国际上成功研制出胶原支架复合脐带间充质干细胞的方法，结合传统宫腔镜技术，实现了受损子宫内膜的功能性修复，帮助多名患者实现做妈妈的梦想。
成都的杨女士是一名卵巢早衰患者，经过静脉输注脐带间充质干细胞4周的治疗，便有了早孕反应，顺利产下一个6斤多的健康男婴，这位男婴成为西南首位“干细胞宝宝”。
脑部疾病
Sonia 在2011年5月出现了中风症状，因大脑受到损伤，造成身体的右半边部分瘫痪，几乎不能说话。2013年接受干细胞治疗后，Sonia 能将手臂举过头顶，说话也清晰起来，并且摆脱了轮椅，生活得到极大改善，并结婚生育了孩子。与她一同受试的其他12名患者的身体机能也得到了不同程度的恢复。
中山大学孙逸仙纪念医院南院区神经科采用间充质干细胞治疗难治性神经疾病取得较好疗效，该院神经科王艺东教授为昏迷近三个月的陈女士进行了间充质干细胞治疗，“唤醒”了这位因突发疾病陷入昏迷的年轻妈妈。
帕金森病
澳大利亚房地产巨头凯文.威克斯2013年被确诊为早发性帕金森氏病。2016年12月，他成为了全球首批接受干细胞注射相关试验性脑部手术的患者之一。接受干细胞治疗后，凯文成功地维持原有的积极生活方式，并利用他的骑行能力提高了人们对这种治疗的认识。
早衰症
2016 年北京大学第三医院采用间充质干细胞为一位 14岁的“少女”桐桐治疗其早衰症，桐桐的身体出现了明显的好转。
截至2018年3月，在中国进行的170多项与间充质干细胞相关的临床研究中就包括了下列多种疾病：
神经系统：脑瘫、脑血管疾病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化症、老年痴呆症、脊髓损伤、脑损伤及脑外伤后遗症、遗传性共济失调、缺氧性脑病等；
心血管疾病和血管损伤性疾病：慢性缺血性心脏病、心肌梗塞、下肢血管疾病、糖尿病足、股骨头缺血坏死、扩张型心肌病等；
消化系统：肝硬化、溃疡性结肠炎、缺血性胆道病变等；
呼吸系统：急性呼吸窘迫综合征、支气管发育不良、肺尘症、哮喘等；
血液系统：GVHD、再生障碍性贫血、骨髓增生异常综合征等；
生殖系统：卵巢早衰、宫腔粘连症、勃起功能障碍、不孕不育等；
运动系统：股骨头坏死、退行性骨关节炎等；
免疫系统：移植物抗宿主病、类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等；
代谢系统：糖尿病及并发症等；
呼吸系统：急性呼吸窘迫综合征、支气管发育不良、肺尘症、哮喘等；
肌肉与皮肤：假肥大型肌营养不良症、烧烫伤等；
在全球的临床案例中，脐带间充质干细胞对于上述疾病均有着明显的治疗效果。
同时，研究发现MSCs还可改善睡眠、肤质、体态，延缓衰老。在未来，脐带间充质干细胞的应用前景将更为广阔。
六、脐带间充质干细胞新药研发
作为干细胞应用的理想种子细胞，脐带间充质干细胞的新药研发一直备受瞩目。在我国，干细胞新药申报的大门一直敞开着。
2017年12月，国家食品药品监督管理总局药品审评中心（CFDA）发布了《细胞治疗产品研究与评价技术指导原则（试行）》，再次明确细胞制品按药品评审程序进行注册和监管。截止到12月初，CFDA已受理的脐带间充质干细胞新药已有8项。
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脐带血造血干细胞和脐带间充质干细胞可共同移植，能明显加快造血系统和免疫系统的重建，降低移植物抗宿主病(GvHD)的发生率和排斥反应，提高患者移植成功率。
从国内的脐带血移植学术会议上我们了解到，在经济条件允许的情况下，将脐带间充质干细胞加入脐带血造血干细胞移植治疗体系的作用已被越来越多的移植中心所认可。
