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la degeneración macular relacionada con la edad:RPE细胞

在我们的眼睛中,epitelio pigmentario de la retina,En la degeneración macular asociada a la edad,DMAE),Las células epiteliales pigmentarias de la retina perderán función gradualmente,y provoca la muerte de los fotorreceptores en la mácula,Afecta la visión y eventualmente conduce a la ceguera.。Si la enfermedad se detecta temprano,Puede tratarse con fármacos antifactor de crecimiento endotelial vascular (anti-VEGF)。

El grupo de investigación de Masayo Takahashi (también conocido como Masadai Takahashi) en el Instituto de Física y Química de Japón está estudiando la viabilidad de trasplantar láminas de células epiteliales pigmentarias de la retina diferenciadas por iPSC (iPS-RPE) en pacientes con DMAE húmeda.。Recolección de fibroblastos de piel de dos pacientes con DMAE avanzada,Preparación en células iPS-RPE.。En estos dos pacientes,Un paciente recibió un autotrasplante de lámina de células iPS-RPE。1 año después de la cirugía,Finas láminas de células del EPR trasplantadas confirman el éxito del trasplante,visión mantenida。

estudios clínicos posteriores,El mismo equipo de investigación.,Trasplante de células RPE preparadas a partir de bancos de células HLA-homo iPS en pacientes con DMAE húmeda compatible con HLA。esteroides tópicos,No se utilizaron inmunosupresores.。En los 5 casos de trasplante,Después de 1 año de período de observación.,Supervivencia confirmada de células trasplantadas,y sin crecimiento anormal。en ensayos clínicos,Los eventos adversos observados incluyeron inflamación leve.、Sospecha de rechazo leve、edema de retina、Desprendimiento epitelial corneal y endoftalmitis aséptica。Los resultados provisionales indican,Después de 1 año de seguimiento.,El trasplante alogénico de células iPS-RPE compatibles con HLA es seguro,y sobrevivir establemente。

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deficiencia de células madre del limbo:角膜片
角膜之所以维持透明,Las células epiteliales de su superficie contribuyen mucho。Nuestras células epiteliales de la córnea humana están en constante crecimiento.,constantemente actualizado,La fuente de mantenimiento de esta renovación son las células madre limbales.。Cuando las células madre del limbo son deficientes (es decir, deficiencia de células madre del limbo,deficiencia de células madre del limbo,LSCD),Puede provocar defectos epiteliales corneales persistentes.,vascularización corneal、infección de úlcera corneal、opaco,Los casos graves pueden provocar perforación corneal.、Incluso poner en peligro todo el globo ocular.,causar ceguera。Los trasplantes de córnea de donantes se han utilizado para tratar enfermedades epiteliales corneales graves que pueden provocar ceguera.,Pero también hay problemas de rechazo y escasez de donantes.。

Koji Nishida, oftalmólogo de la Universidad de Osaka en Japón, y su equipo utilizaron capas de tejido de células corneales derivadas de iPSC para reparar las córneas dañadas.。Equipo de investigación desarrolla un sistema de cultivo bidimensional "método SEAM",Reconstrucción tisular de todas las estructuras similares a ojos mediante la promoción de la autodiferenciación de las células iPS。Esta lámina de células constituye la principal población celular del ojo (incluido el epitelio corneal).、epitelio de la retina y del cristalino) ocurren en áreas específicas del tejido。El equipo de investigación aísla células progenitoras epiteliales de la córnea a partir de estructuras de tejido bidimensionales,y generó con éxito tejido epitelial corneal funcional。

iPSC细胞疗法在日本的临床研究 iPSC治疗角膜缘缺乏症示意图

研究小组通过将人类iPSC制备的角膜上皮组织移植到动物模型中,Efecto terapéutico probado。De julio de 2019 a diciembre de 2020,Este equipo de investigación utilizó tejido corneal similar a una película basado en iPSC con un espesor de 0,05 mm para,Se ha completado el primer estudio clínico del mundo sobre trasplantes a cuatro pacientes con "deficiencia de células madre del limbo" que casi pierden la visión.。

Después de 1 año de observación de seguimiento,,No se produjeron problemas como reacción de rechazo y cáncer.,Seguridad confirmada。Los síntomas de todos los pacientes mejoraron.,La agudeza visual corregida mejoró en 3 de ellos,El número de pacientes aumentó de 0,15 a 0,7。

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Enfermedad de Parkinson:多巴胺神经祖细胞
大多数哺乳动物,El cerebro se completa en su mayor parte durante el período embrionario.,Sólo una pequeña porción de los nervios continúa desarrollándose después del nacimiento.。La enfermedad causada por daño a los nervios puede provocar una discapacidad permanente,Cómo utilizar las iPSC para reparar el sistema nervioso es actualmente un tema de investigación candente en la terapia con células madre.。

Se descubre que las neuronas dopaminérgicas diferenciadas de las iPSC tratan la enfermedad de Parkinson。La enfermedad de Parkinson es una enfermedad causada por la degeneración de las células nerviosas secretoras de dopamina en el área de la subatantia nigra del cerebro.。La enfermedad de Parkinson ocupa el segundo lugar después de la enfermedad de Alzheimer,La segunda enfermedad neurodegenerativa más común。En los EE.UU,El riesgo de por vida para los hombres es del 2%.,1,3% para las mujeres。

iPSC细胞疗法在日本的临床研究
iPSC治疗帕金森示意图
日本京都大学iPS细胞研究所JunTakahashi(高桥淳,El equipo de investigación del marido de Takahashi Masadai) lanzó un ensayo clínico utilizando células progenitoras neurales de dopamina derivadas de iPSC para tratar la enfermedad de Parkinson en agosto de 2018.。Las células trasplantadas en ensayos clínicos proceden del banco de células HLA-homo iPS。Las células semilla iPSC se inducen a diferenciarse.,Y las células corina positivas se clasificaron y purificaron mediante citometría de flujo (la corina es un marcador de superficie celular de las células progenitoras neurales de dopamina).。El equipo de investigación indujo iPSC alogénicas compatibles con HLA para diferenciarse en células progenitoras neurales de dopamina.,Combinado con inmunosupresores en dosis bajas.,Mediante cirugía cerebral localizada, se trasplantan aproximadamente 5 millones de células diferenciadas en las partes corticales izquierda y derecha del cuerpo estriado del cerebro del paciente.。

antes de los ensayos clínicos,Se confirmó por primera vez la eficacia y seguridad de células progenitoras neurales de dopamina derivadas de iPSC humanas trasplantadas en un modelo de mono cynomolgus de la enfermedad de Parkinson.。Después de dos años de seguimiento,No se observó formación de tumores en monos,No se encontró evidencia de transformación maligna.,Seguridad confirmada。Los resultados muestran:Los monos trasplantados muestran una mayor actividad locomotora,Los síntomas de la enfermedad de Parkinson mejoran。El análisis PET muestra,Las células trasplantadas sintetizan dopamina en el cerebro。

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Lesión de la médula espinal:神经祖细胞
脊髓损伤(Spinal cord injury)通常指脊髓受到外部影响造成损伤部位及其以下部分瘫痪或全部瘫痪使患者终身残疾脊髓损伤是一种比较常见的外伤脊髓损伤治疗的难点在于神经传导重建及运动功能的恢复

日本庆应大学生理学 Hideyuki Okano(岡野荣之)研究小组于2019年2月被批准开展使用采用iPSC来源神经祖细胞治疗亚急性期脊髓损伤的临床研究但由于COVID-19疫情原因研究被延后至2021年年底才得以开展临床试验移植的细胞来自HLA-homo iPS细胞库临床试验选择的适应症为亚急性脊髓损伤(C3/4-Th10水平损伤后14-28天内)共纳入4名受试患者试验的主要目的是评估hiPSC-NS/PC移植细胞和移植方法的安全性次要目标是获得其对神经功能和生活质量影响的初步证据

iPSC细胞疗法在日本的临床研究
iPSC治疗脊髓损伤的临床概要

细胞来源试验使用的细胞来源是iPSC-神经祖细胞

细胞处理
在预定的移植手术前4天细胞将进行解冻复苏经过培养和洗涤处理后,200万个细胞重悬在20μL的人工脑脊液中保持在4°C环境直到移植
移植方式
移植中患者接受全麻通过术前MRI和术中超声辅助细胞在手术显微镜下通过神经注射器移植到损伤部位的中心

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心力衰竭心肌薄片
心力衰竭(heart failure)简称心衰是由于心脏泵血力量不足导致的一种心脏疾病缺血性心脏病是由于冠状动脉阻塞引起心肌组织慢性缺血从而导致功能性心肌细胞坏死然而成熟的心肌细胞是不能自我更新的缺血和坏死区域的心肌逐渐被纤维组织所取代因此补充功能性心肌细胞是延缓心衰进程的一种合理方法因为心肌细胞没有增殖能力难以大量产生因此骨骼肌细胞骨髓单个核细胞和间充质干细胞(MSCs)都是候选细胞被用于替代心肌细胞并进行了动物实验和临床试验

起初细胞片由自体骨骼肌细胞制造的可以直接贴到心脏表面治疗机制主要依靠细胞片旁分泌的营养因子和细胞片细胞与宿主心肌融合然而因为是自体个性化移植缺点很明显一是患者需要等待时间长二是制作成本较高因此开发一种通用型标准化现货性产品尤为重要细胞薄片便是这样一种产品通过HLA配型后的iPSC衍生的心肌细胞薄片可当做通用型产品

在动物实验中研究发现人类胚胎干细胞衍生的心肌细胞在组织学上和电生理学上都能与宿主心肌匹配结合这与以前移植的非心肌细胞不同在猴子实验也显示了其生存能力和功能的改善在猴子心肌梗死模型中HLA匹配的猴子iPSC来源的心肌细胞即使在移植后12周仍能存活并产生宿主心脏的功能改善然而在所有的猴子中都观察到一些室性心律失常这表明处理移植前的心律失常的影响是必要的

iPSC细胞疗法在日本的临床研究
在日本HEARTSHEET® 的发明者之一大阪大学的外科医生 Yoshiki Sawa教授通过 iPSC制成心肌细胞薄片用于治疗猪的心力衰竭研究小组研究了心脏功能改善的机制包括分析了iPSC来源的心肌细胞的旁分泌因子研究小组通过HLA-homo iPS 细胞成功制备了大量高度安全的心肌细胞薄片可以用于人体移植目前研究小组正在进行一项临床试验以验证心肌细胞薄片治疗心力衰竭的安全性和有效性(jRCT2053190081)临床适应症是缺血性心脏病招募10个病人

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血小板减少症血小板
在日本每年临床需要超过170万升血小板主要献血者捐赠尴尬的是血小板在采血后只能保存4天由于新生儿出生率下降和人口老龄化献血者群体的数量正在减少但需要血小板的老年人群体数量正在增加未来不仅是血小板制剂而且输血制剂也可能出现供应不足的情况

通常再生障碍性贫血(即“再障”)或其他疾病造成的严重血小板减少需要进行血小板输血然而输血可能会引起血小板输血顽固可能发生即输血后血液中的血小板不会升高其主要原因是外来的血小板被患者自身免疫细胞破坏在这种情况下血小板不能通过异基因血小板输血来补充如果血小板是由自体细胞制造的输血就不会发生免疫反应

日本京都大学iPS细胞研究所(CiRA)教授 Koji Eto利用生物反应器从iPSC中制造出大量血小板并开展再生障碍性贫血合并血小板输血顽固性的临床研究临床试验目的是检测血小板制剂的安全性单剂量递增研究输血后随访一年血小板治疗的过程采集患者细胞制备成iPS细胞接着再把iPS细胞制备成造血祖细胞再分化成巨核细胞并冷冻作为主细胞库巨核细胞可以长时间储存最后由巨核细胞制备血小板需要注意的是血小板分离浓缩和清洗后需要通过照射根除残留的巨核细胞

iPSC细胞疗法在日本的临床研究

血小板批量制造方法概要

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癌症免疫疗法免疫细胞
近年来癌症免疫治疗作为手术治疗化疗(抗癌药物和激素给药)和放疗后的重要治疗选择越来越到关注

NKT细胞(自然杀伤T细胞)是一类兼具NK细胞和T细胞部分表型和功能的细胞亚群通过识别CD1d上的MHC-I激活被激活的NKT细胞通过产生穿孔素等表现出直接的细胞毒活性同时也产生大量的细胞因子(如IFN-γ)诱导激活NK细胞和CD8+ T细胞发挥抗肿瘤作用

iPSC细胞疗法在日本的临床研究

基于iPSC的癌症免疫细胞疗法
作为一种治疗头颈癌的新疗法Haruhiko Koseki 和 Shin-Ichiro Fujii 研究组正在进行一项使用iPSC衍生的NKT细胞的临床试验(jRCT2033200116)iPSC衍生的NKT细胞治疗的过程首先将异体iPSC诱导成NKT细胞进行扩增培养然后将约 3X10*8 个制备的NKT细胞注入已接受现有患者的肿瘤部位血管内根据输入后不良反应等情况及时调整剂量共计回输3次随访2年确认安全性和有效性

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关节软骨损伤软骨组织
骨关节炎是世界上最常见的关节疾病在60岁以上人群中,10%的男性和18%的女性都受其影响

日本京都大学iPS细胞研究所(CiRA)Noriyuki Tsumaki教授开展使用iPSC来源的软骨移植治疗关节软骨损伤的临床试验(jRCTa050190104)研究团队已成功制备出了iPSC来源的高质量软骨先前动物研究证实iPSC来源的软骨不会产生肿瘤并在移植区可以再生软骨

临床研究目的是评价软骨损伤患者实施细胞移植后的安全性主要终点事件是不良事件发生的频率和是否肿瘤发生为了制备软骨软骨细胞从来自HLA-homo iPS 细胞库里的iPSC诱导软骨组织由软骨细胞产生研究人员的目标是在未来用这种疗法来治疗膝关节骨性关节炎

在临床研究中研究者对患者实施单侧膝关节腔细胞移植参与临床试验的患者4例年龄在20-70岁软骨部分损伤关节镜下实施细胞移植修复软骨缺损患者术后恢复6周随访1年观察软骨再生和修复情况

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尿素循环障碍肝细胞
尿素循环障碍是指当尿素循环中某一种酶有先天性缺陷时氨合成尿素发生障碍游离的氨蓄积体内形成高氨血症临床上表现为严重的脑功能障碍这个过程发生在肝脏细胞中

传统的治疗手段需要进行肝脏移植但出于安全考虑日本规定只有在患儿体重达到6kg(一般出生3~5月以上)后才能进行移植为了给后续的肝移植打下基础需要在肝移植之前需要进行“桥梁治疗”在日本由于没有来自捐赠肝移植供体的肝细胞最大挑战是确保质量一致的肝细胞作为肝细胞移植的稳定供应来源

日本国立成育医疗研究中心 Akihiro Umezawa 研究小组专注于制备人胚胎干细胞来源的肝细胞(JMA-IIA00412)建立了人类胚胎干细胞来源的肝细胞库长期低温保存能够适应紧急使用

临床研究中在一名患有“尿氨酸血症1型”的尿素循环异常症的患儿出生的第六天研究小组分两次在腹部注射了1.9X10*8个胚胎干细胞诱导分化来的肝细胞用以提高肝脏的解毒功能给药完成后没有任何与移植过程相关的并发症或不良事件患儿进行胚胎干细胞治疗后大概6个月左右就接受了来自父亲的活体肝移植同时医院给患儿使用免疫抑制剂避免了患儿产生排异反应术后第二个月患儿就出院了患儿的移植很成功病情稳定这是日本国内首次使用胚胎干细胞治疗人体疾病也是世界首例使用胚胎干细胞诱导肝细胞的移植手术

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肾脏疾病肾元祖细胞
慢性肾功能衰竭(chronic renal failureCRF)是指各种肾脏疾病引起的缓慢进行性肾功能损害最后导致尿毒症和肾功能完全丧失由于捐献的肾源有限绝大部分肾功能衰竭患者都只能依赖透析在日本大约有33万名透析患者其中约有7000人已经接受透析治疗超过30年

肾移植是一种恢复肾功能的治疗方法是终末期肾衰竭患者透析的替代方法肾脏移植主要有尸体肾移植和活体供肾移植在日本来自捐赠者的肾移植比较少日本每年进行肾移植的数量被限制在约1700例左右比起美国每年进行的2万多例相差甚远因此治疗肾脏疾病的再生医学正在被热切地期待之中

iPSC细胞疗法在日本的临床研究

种间肾脏再生技术图示

研究小组将的iPSC诱导分化为肾元祖细胞 (nephron progenitor cells, NPCs),体外培育成肾芽后再移植给正在接受人工透析治疗的肾衰竭患者先使用来自HLA-homo iPS 细胞库的肾元祖细胞培育成肾芽再分化诱导刺激形成肾小球和肾小管由于肾脏被一层薄薄的胶囊覆盖在动物实验中研究团队将iPSC来源的NPCs注入肾实质和囊之间的空间对缺血再灌注损伤诱导的急性肾衰竭小鼠模型有治疗作用


小结和展望

我们概述了日本使用基于iPSC进行的临床试验虽然iPSC仍然面临诸多挑战但仍不能阻挡其在细胞治疗和其他应用方面的巨大潜力大量的科学家仍然持续在这一领域进行努力耕耘不断克服剩余的障碍

近年来国内基于iPSC治疗的企业也如雨后春笋般兴起纷纷申请开展IND或IIT开始各种尝试探索中国的iPSC治疗在不久的将来基于iPSC的细胞治疗技术将成为一项真正的临床选择在全球范围内为病人带来福音

参考资料

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