[00133025]人类胚胎干细胞的系列研究和干细胞肿瘤免疫治疗的实验研究

胚胎干细胞（ESCs）是从植入前囊胚分离培养的一种全能性细胞系。它能在体外无限增殖；并且在培养中能长期保持分化成个体各种细胞的全能性。基于以上特点，人ESCs作为细胞替代治疗和器官移植的最佳种子细胞，其临床应用有可能改变用药和手术治疗的传统医疗模式，成为治疗糖尿病、血液病、恶性肿瘤和心血管疾病的主要手段；同时，它也可作为揭示人体发育奥秘的最佳实验模型，并有望成为基因治疗的载体，提高基因治疗的疗效。人ESCs将给生物医药领域乃至人类生活带来深刻的变化，有着巨大的产业化前景和应用优势。由于以上原因，人ES细胞系的建立被认为是一项划时代成果，并被列为1999年十大科技成果榜首，名列基因组测序完成之前。干细胞技术已经成为继基因技术之后国际生物研究领域的新热点。国内部分学者虽然试图建立人ES细胞系，当时培养的人ESCs传代次数有限，按国际标准均未达到建系水平；而在国际范围内，这一领域的研究与开发正受到各国高度重视，相继投入巨大的经费和人力，并正在吸引更多的科研机构和生物医学高技术企业参与研究和开发，期待和加快实现干细胞研究、应用的产业化，并抢占市场。因此，在中国发展干细胞技术研究和产业刻不容缓，否则巨大的中国市场就有可能被西方国家的技术垄断。中国将会重蹈生化药物几乎无自主知识产权的覆辙。针对以上情况，项目组在国家和省科技计划的支持下，在既往积累的有关人类植入前胚胎培养和发育的研究成果基础上，首先建立了人类早期胚胎体外培养至囊胚的技术平台，解决了胚胎干细胞建系的来源问题。在此基础上，项目组开展了人胚胎干细胞的系列研究，包括：在国内首个成功建立人类胚胎干细胞的分离、培养和鉴定的技术体系，并率先建立了一个拥有23株人类胚胎干细胞的小型人类胚胎干细胞库，库存2000余管，总价值已超过7000万元，同时项目组发明了一种新的分离培养人类囊胚内细胞团的方法，即直接贴壁法；在世界上首批构建了人胚胎干细胞的人源性培养体系，为建立符合临床应用的人ESCs奠定了基础。在世界上首个建立人类体细胞核移植技术，为人ESCs个体化治疗奠定基础，同时项目组发明了一种新的体细胞核移植方法，并已申请专利；发现了三个在人胚胎干细胞中特异表达的新基因hPESCRG1、hPESCRG3和hHemK，并对它们的功能进行了初步的研究，运用蛋白质组学方法研究饲养细胞维持人胚胎干细胞不分化的机理。在国内率先采用骨髓基质细胞条件培养基联合细胞因子的诱导方法，成功诱导人ESCs向造血细胞及内皮细胞分化，建立了人ESCs向造血及内皮细胞诱导分化的技术平台；在国内较早建立了从流产胎儿脑内分离人神经干细胞的技术，获得了稳定的对神经前体细胞进行培养扩增和鉴定的方案，进一步，项目组建立了人胚胎干细胞向神经前体细胞分化的诱导体系。以上技术的建立填补了我国在该领域内的空白，将推动人胚胎干细胞的进一步研究和临床应用，为我国在干细胞产业领域生产和发展具有自主知识产权的干细胞产品奠定了基础。干细胞不仅可以为细胞替代治疗和组织工程提供种子细胞，更有前景的是应用干细胞进行肿瘤免疫治疗将为肿瘤的靶向性治疗探索出一条新路。肿瘤是目前医学界尚不能攻克的顽症之一。手术、化疗和放疗等治疗方法有其局限性。肿瘤的攻克需要发展新的治疗途径与手段。机体免疫功能下降是导致肿瘤的一个重要原因；而肿瘤的恶性转化和转移，又是机体免疫系统与肿瘤细胞之间相互作用的结果。肿瘤的免疫治疗已成为继手术、化疗、放疗后的另一种很有前途的治疗手段。乳腺癌是女性常见恶性肿瘤，尽管随着乳腺癌基础与临床的深入研究，其治疗方法也逐渐多样化和更有效，全球每年仍有14000多人因乳腺癌死亡；因此，急需要发展新的治疗途径与手段，而应用干细胞开展乳腺癌的免疫治疗将为乳腺癌的靶向性治疗探索出一条新的途径。项目组结合干细胞和基因工程技术，通过慢病毒载体将转基因导入造血干细胞(HSC)，再将HSC回输，在体内发育环境中诱导使之成为携带肿瘤抗原的抗原提呈细胞有效提高抗原提呈，从而获得长久、强烈的抗肿瘤免疫。慢病毒转染的HSC能有效归巢至骨髓腔重建造血，将为宿主提供一个持续的抗原提呈细胞库。项目组采用体外培养诱导装载法，成功建立了乳腺癌的免疫治疗方法：通过体外培养扩增造血干细胞，诱导产生成熟树突状细胞（DC），采用mRNA和肿瘤裂解物体外装载DC后，回输入体内。可使负瘤小鼠肿瘤生长明显较单独化疗组小鼠缓慢。另外，项目组已构建了含DC特异启动子的慢病毒载体CDllc-Her2/neu，将转基因表达限制于DC，同时采用不同细胞因子组合刺激DC在体内的扩增和成熟，通过对体内诱导产生的DC 在抗肿瘤免疫的作用，解决DC不能有效移行至T淋巴细胞富集区，因而不能诱发强烈、持久的抗肿瘤免疫应答的问题，克服现存肿瘤疫苗的缺陷，获得最佳对抗乳腺癌等恶性肿瘤的治疗方案，达到彻底消灭癌细胞，治愈肿瘤的最终目标。干细胞技术和体细胞核移植技术有着巨大的产业化前景和应用优势，将是本世纪带动社会经济发展的最热点的产业之一，已经成为各国科技竞争的焦点。目前美国的人胚胎干细胞的价格大约是6000美元一管。据专家统计：全球干细胞医疗在近二年的潜在市场约为800亿美元，如果将药品等有关的产业计算在内，2020年前后的全球市场规模可达到每年4000亿美元。这一领域的发展将改变传统的用药和手术治疗模式，成为防治恶性肿瘤和心脑血管病等疾病的主要手段，将给生物、医药领域乃至人类生活带来深刻的变化。肿瘤免疫治疗已成为继手术、化疗、放疗后的另一种很有前途的肿瘤治疗手段。项目组通过干细胞工程和基因工程新技术的有机结合，开展乳腺癌的肿瘤免疫治疗，获得长久、强烈的抗肿瘤免疫，为乳腺癌的治疗提供新型、有效的策略。该项目获得的抗肿瘤合理免疫治疗方案不但为乳腺癌患者带来治疗的新曙光，还可进一步推广应用于其他临床抗肿瘤治疗，为成千上万的肿瘤患者解除痛苦，具有广阔的应用前景。2005年10月项目组携带胚胎干细胞及体细胞克隆，神经干细胞治疗帕金森病，内皮祖细胞治疗缺血性疾病和基因工程化干细胞治疗乳腺癌等项目参加了第7届全国高交会，受到了广泛的关注。今后项目组将在以上几个方面加快研究步伐，将干细胞技术、体细胞核移植技术及肿瘤免疫治疗尽快推向临床。