炎症腸病細胞治療技術進展

作者：孫學軍

來源：科學網

理論上幹細胞技術是徹底治療許多疾病的終極手段，因為幹細胞能分化成所有的組織細胞，能作為更新替換損傷和丟失的細胞，但是目前幹細胞技術距離最終臨床應用仍然有一定距離。關鍵是幹細胞使用方法，幹細胞的安全性等問題沒有有效解決。最近《自然》對炎症性腸病細胞治療進行了介紹。

炎症性腸病包括潰瘍性結腸炎和克羅恩病，雖然有多種治療方法，如經典的抗炎藥物、糖皮質激素和最新的生物藥物，但是人們對引起該疾病複雜的基因、表觀遺傳和環境因素等多層次因素並沒有全面理解，也無法建立理想的動物模型。這種疾病目前無法被治癒，其中對有些患者所有治療方法都沒有作用。

皇家倫敦醫院青少年和成人炎症性腸病主管詹姆斯·林賽說，有許多患者遭受這一疾病的折磨，但無法獲得最新治療技術。一些頑固性結腸炎患者有的失業在家，有的住院，接受靜脈營養和激素維持治療，難以具有基本的生活質量。

目前該疾病治療的研究已經進入到細胞治療領域。細胞治療有三種應用，最主要的是採用造血幹細胞移植，成體幹細胞具有分化成多種細胞類型的潛力。從研究方法上，科學家利用體外三維細胞培養技術，用人類腸道幹細胞人工培養成腸道組織。也有使用免疫細胞調節免疫功能的治療策略。經過多年的探索，有一些細胞治療技術已經進入臨床試驗階段，雖然距離臨床應用仍然需要很長時間，但這已經給哪些無葯可用的炎症性腸病患者提供了希望。

一、造血幹細胞

存在骨髓中的造血幹細胞能分化成各種血液細胞，包括具有免疫功能的白細胞。多年前，臨床上就使用造血幹細胞移植治療白血病，基本原理就是用正常人的造血幹細胞替換患者癌變的造血幹細胞，基本技術就是用放射線或藥物將患者自身異常的造血幹細胞全部殺死，然後給患者移植捐助者正常的造血幹細胞。

造血幹細胞移植也能重建免疫系統，對多發性硬化等自身免疫性疾病具有治療效果。1990 年代，胃腸學家開始注意到一些克羅恩病患者接受了幹細胞移植治療後結腸炎症癥狀明顯緩解。儘管這些現象引起使用細胞移植治療的興趣，但是人們對這種治療的存在致命危險依然擔憂。林賽說，權衡這種致命療法和獲得未知效應之間顯然會讓人擔心。

自身幹細胞移植試驗讓這種擔心有了更具體的證據。自身幹細胞移植治療克羅恩病臨床試驗 (ASTIC) 已經進入三期，這種治療方法和血液病造血幹細胞移植類似，唯一不同的是捐獻幹細胞不是其它人，而是患者自己。對患者自身的幹細胞進行體外培養後重新移植給患者。ASTIC 有 11 個歐洲中心參加，共招募了 45 名頑固性克羅恩病患者參加試驗。試驗第一年 23 名志願者接受了移植，然後接受標準治療，另外 22 名只接受標準治療(C. J. Hawkeyet al. J. Am. Med. Assoc. 314, 2524–2534; 2015)。

ASTIC 首席科學家諾丁漢大學胃腸病學家克里斯托弗·霍基說，我們的試驗希望回答兩個問題，一是多長時間幹細胞移植能治好克羅恩病，二是不進行幹細胞移植有多少人有治療效果。試驗主要終點比較困難，治療結束後 1 年內持續臨床緩解，治療效果需要用腸鏡排除活動性病變，患者停止標準治療方法。霍基說，設置這樣高標準的研究目標顯得不那麼明智。按照這個高標準，治療組只有 2 例達到有效，對照組只有 1 例，而且治療帶來一系列嚴重副作用，包括 1 名患者死亡。

考慮到達到終點的受試者數量少，ASTIC 試驗結果是失敗的，導致一些已經註冊的試驗被叫停。但是霍基指出，一些受試者確實獲得治療效果。大約 50%的患者移植後 1 年內沒有活動性克羅恩病癥狀，而對照組只有 25%。對受試者進行 4 年的初步隨訪結果進一步確認了細胞移植的治療效果。參與了這一試驗的林賽說，治療改變了患者生活。例如一個過去需要依靠靜脈注射營養才能維持生命的患者，經過自身幹細胞移植治療後，現在已經擺脫靜脈營養，並重新找到工作，雖然沒有完全康復，但是生活質量已經發生了天翻地覆的改善。

但是治療失敗的研究結論讓哪些頑固性克羅恩病患者使用這種治療方法的患者失去機會。加州大學洛杉磯分校胃腸病學家和炎性腸道疾病中心主任 Daniel Hommes 說。「細胞移植絕對可以說是這些患者的救命稻草。研究中奇怪的終點標準非常奇怪，並不能正確反映治療的作用。」

霍基和林賽等已經提出一個新的細胞移植試驗，新試驗將採用毒性相對小的移植方案。林賽說，我們不在追求殺死患者所有的癌細胞。如果開始就選擇相對不苛刻的 FDA 對新生物技術要求的終點標準，原來的試驗也是非常強的陽性結果。

二、間充質幹細胞

間充質幹細胞是多能成體幹細胞，能分化為骨, 軟骨, 肌肉和脂肪細胞。間充質幹細胞存在於骨髓，也廣泛分布在於臍帶血、牙髓和脂肪組織內。

Hommes 說，由於間充質幹細胞有明顯的損傷修復能力，免疫原性小，應用潛力廣泛，而受到廣泛重視。間充質幹細胞用於腸病治療的最大規模成功的臨床試驗是局部注射治療肛門瘺管。間充質幹細胞不僅可以修復損傷組織，而且能下調炎症，使傷口再生。有很多證據證明這是一種有效的療法。脂肪間充質幹細胞 III 期隨機臨床試驗治療克羅恩病肛門瘺管，可以使 16% 的患者瘺管關閉(J.Panés et al. Lancet388, 1281–1290; 2016).。在這些研究基礎上，比利時生物技術公司 TiGenix 已經向歐洲藥品局申請批准將間充質幹細胞用於克羅恩病治療的臨床試驗，希望在 2017 年下半年得到批准。

比利時魯汶大學醫院胃腸病學和肝臟病學家 Gert Van Assche 說，雖然治療有效，但有效能達到什麼程度仍然不知道。研究在很大程度上仍然是一個黑箱，患者體內發生具體什麼變化很難觀察。我們不可能像實驗動物那樣隨意從患者體內採集組織進行檢測。不得不使用動物實驗進行驗證。

也有採用靜脈注射間充質幹細胞治療的嘗試，但是大多數都失敗了。Van Assche 認為這比較容易理解，因為這些幹細胞在達到損傷部位前就死去了。

三、免疫調節細胞

人類免疫系統擁有多種類型的 T 淋巴細胞，這些細胞具有各種功能。調節 T 細胞能阻斷其它炎症 T 細胞引起的炎症反應，在炎症性腸病中發揮保護作用。

克羅恩病和 Treg 臨床研究 (CATS1) 是法國生物技術公司 TxCell 贊助的研究項目。研究目的是驗證激活 Treg 對控制頑固性克羅恩病的效果(P. Desreumaux et al. Gastroenterology143, 1207–1217; 2012)。從 20 名受試者體內分離 Treg，用卵清蛋白激活，體外增殖後給患者回輸。當這些患者吃含有卵清蛋白的酥皮蛋糕，這些 Treg 可以被激活，研究人員希望利用這種策略實現控制克羅恩病的炎症。

接受百萬個細胞的 8 名患者有 6 人在治療後 8 周癥狀明顯改善，其中 2 名接近緩解。受到初步研究結果鼓勵，公司進一步增加研究規模，招募了 56 名受試者。預計 2018 年獲得第一批研究結果。Van Assche 認為，從基礎研究角度，免疫調節細胞有非常好的前景，但是我們需要大規模臨床研究數據來確認研究結論。

TxCell 目前正在尋找修飾 Treg 的技術，目前是使用能產生表面蛋白的嵌合抗原受體工程 T 細胞，這種方法本來是用於癌症免疫治療。最新基因編輯技術的發展也給這種方法提供了方便。Hommes 說，Treg 工程細胞能靶向並阻斷啟動炎症性腸病的特定免疫信號。但是這個技術首先需要確定參與疾病過程的特定信號。例如許多治療炎症腸病的生物藥物是阻斷 TNF-α，TNF-α本身並不是引起炎症腸病特定分子。

四、類器官研究

科學家最近通過研究腸道幹細胞尋找炎症性腸病的治療方法，腸道幹細胞是維持腸道健康的關鍵因素。2009 年，荷蘭 Hubrecht 研究所分子遺傳學家 Hans Clevers 使用三維培養技術把腸道幹細胞培養成三維組織模型。這種研究仍然處於早期階段，但是這種類器官能變成誘導幹細胞病能完全分化成成熟細胞。

西奈醫療中心炎症性腸病中心主任 Targan 說，他們已經用來自炎症性腸病患者的幹細胞培養出腸道類器官。當這些患者幹細胞被放置於三維培養基質後，這些細胞能分化成腸道結構。研究人員用細菌或真菌感染這些類器官，然後研究這些腸道細菌如何和免疫細胞相互作用。科學家利用這種技術很快能獲得新禁止，最終目標是使用類器官作為疾病治療的移植材料。

約翰霍普金斯大學小兒外科醫師 David Hackam 是用幹細胞藉助生物可降解支架製造人工小腸研究項目主任，他希望這一技術將最終用於坏死性小腸結腸炎的治療。壞死性小腸結腸炎是一種罕見的早產兒疾病，死亡率非常高。這個技術的第一步是培養出手指樣腸絨毛，腸黏膜是吸收葡萄糖、脂肪酸和氨基酸分子的腸結構。Hackam 和康奈爾大學生物工程師 John March 合作，用膠原蛋白製作一個腸絨毛支架。然後是把小腸幹細胞充填到這個絨毛。用人類小腸幹細胞製作的小腸絨毛已經成功，並被成功移植到小鼠體內(S. A. Shaffiey et al. Regen. Med. 11,45–61; 2016)。研究小組下一步是進一步優化，並觀察是否具有吸收營養的基本功能。小腸蠕動和神經支配功能也需要建立。

中國生物技術網誠邀生物領域科學家在我們的平台上，發表和介紹國內外原創的科研成果。

本公眾號由中國科學院微生物研究所信息中心承辦

微信公眾號：中國生物技術網

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！