《NEJM》：幹細胞在疾病治療方面的應用

2016年足球運動員C羅不幸在比賽中發生肌肉損傷，為了加速復出，C羅採取幹細胞療法修復自己的肌肉。

幹細胞又被稱為“萬能細胞”，因為能夠不斷分裂，並分化成任何類型的細胞而得名。在醫學上，利用幹細胞的這一特性，已經廣泛的應用在了各種疾病的治療中。其中最火熱研究方向是將人體的體細胞通過技術手段誘導多能幹細胞（iPSCs），這不僅避免了倫理爭論，應用範圍也更廣。

那麼幹細胞到底能在哪些用途上發光發熱呢？5月2日，一篇發表在《NEJM》上的綜述文獻為了我們詳細說明了幹細胞在皮膚、心臟、眼睛、骨骼肌、神經組織、胰腺以及血液中的重要作用。

1、皮膚方面的應用：大皰性表皮鬆解症、燒傷

改進後的幹細胞治療現在已經可以治療一些皮膚遺傳病，其中最主要的便是大皰性表皮鬆解症。

大皰性表皮鬆解症患者的皮膚在受到輕微摩擦或者碰撞後就會出現水皰和血皰，而這種情況可能發生在四肢和身體任何部分，嚴重時還會導致指甲脫落等症狀。

細胞治療聯合自體角質形成幹細胞基因替代治療修復表皮

2017年時，著名學術期刊《Nature》就曾報道了一例利用轉基因幹細胞成功治療一個年僅7歲的大皰性表皮鬆解症男孩的案例。男孩身上80%的皮膚都植入了經基因工程改造後的幹細胞。

不僅如此，目前研究人員們也在對幹細胞進行進一步的研究，希望能夠改進並治療燒傷患者的損傷皮膚。

幹細胞的種類

紅細胞、血小板、T細胞以及造血幹細胞已經成為從多能幹細胞中衍生出的最受歡迎的細胞產物。紅細胞和血小板可以解決患者輸血時遇到的血液數量不夠的問題。而由多能幹細胞衍生出的T細胞則在腫瘤治療領域發揮著重要的作用。

由多能幹細胞分化成的各類免疫細胞及紅細胞、血小板

目前的癌症免疫療法中的CAR-T細胞，需要提取患者體內的T細胞，在體外進行改造及擴張再重新回輸至患者體內。這種操作既耗費時間，成本又高。

一旦能實現採用幹細胞衍生的T細胞來製作CAR-T就可以省去從患者體內提取T細胞這一步驟，形成“現成”的CAR-T產品，成本必將大大降低。

3、心臟方面的應用：心肌梗塞、藥物研發

說到心臟方面的疾病，最常見也最容易危及生命的便是心肌梗塞。由於心肌細胞的再生能力非常有限，同時，心臟作為人體最重要的器官之一，移植幹細胞到心臟，具有非常大的難度和挑戰性。

但是研究人員並沒有放棄幹細胞在心臟領域的應用，早在2015年時，就有報道稱，能夠將人體胚胎幹細胞移植至其他心肌梗死的動物體內，並重建心肌。但是這類的研究並不是十分順利，當移植到心肌時，將產生心律失常甚至無法正常工作的風險。

將ESC來源的心肌細胞注射入心肌梗死的動物模型中

總之，利用胚胎幹細胞以及誘導多能幹細胞移植心肌細胞的技術還不夠成熟，但研究人員也一直在致力增強移植細胞的功能。而目前，幹細胞在心肌細胞內的主要應用仍是被用於研究心臟疾病的發病機制以及篩選心臟藥物。

4、眼睛方面的應用：年齡相關性黃斑病變

人體胚胎幹細胞以及多能幹細胞的無限增殖能力使得它能夠治療早期與年齡相關的黃斑病變。

在我們的眼睛中，存在著一種視網膜色素上皮細胞，而在年齡相關性的黃斑病變中，視網膜色素上皮細胞將逐漸喪失功能，並導致黃斑中的光感受器死亡，影響視力甚至最終形成失明。

修復視網膜色素上皮細胞

目前，通過利用人體胚胎幹細胞分化成視網膜色素上皮細胞來恢復視力的研究已經在美國、中國、以色列、英國、韓國和日本進行了1期臨床試驗。

除了修復視網膜色素上皮細胞外，幹細胞也在角膜和晶狀體的修復中取得了顯著的進展。

修復受損的角膜

2015年，已有製備的可以修復因物理因素等造成角膜和視力損壞的成人組織特異性角膜緣幹細胞獲得歐洲藥品管理局的上市許可。

5、骨骼肌方面的應用：肌肉萎縮

骨骼肌大約佔體重的40%，然而隨著年齡的增加，骨骼肌的質量和強度會逐漸下降。除此之外，遺傳性的肌肉萎縮症也會使我們行動不便。針對這些，幹細胞療法就可以很好的治療因衰老或疾病引起的肌肉萎縮。

成人肌肉乾細胞具有強大的再生潛能，可以被觸發自我更新，並修復損傷。但是對於成人肌肉乾細胞的培養卻不是那麼容易，其次，由於培養的困難，導致肌肉乾細胞的供應不足，限制了臨床應用。

肌肉組織的修復

為了解決這種問題，研究人員採用了刺激原位組織駐留的肌肉乾細胞，省去在體外進行細胞分離、擴增的過程。目前，這種方法已經在小鼠身上進行了試驗。

6、神經組織方面的應用：帕金森

在大多數哺乳動物中，大腦的大部分發育在子宮內就已經完成了，只有一小部分神經組織在兒童期和成年期持續發展。因此，由於神經元的損傷造成的疾病將導致永久性的殘疾，所以如何利用多能幹細胞來修復神經組織是幹細胞療法的熱門研究問題。

經過數十年的研究與經驗積累，我們發現利用多能幹細胞衍生成的多巴胺能神經元可以治療帕金森病。

帕金森病的神經組織修復

除此之外，使用其他幹細胞治療神經系統疾病的各項研究也都在積極開展中，其中最具有有挑戰性的便是脊髓損傷，雖然神經幹細胞的移植已經成功促進了神經連接和軸突的生長，但是還需要更多的數據來證明這種技術真的能夠完全修復脊髓損傷。

7、胰腺方面的應用：糖尿病

糖尿病已經成為了中老年群體的常見病症，其病因主要是胰島β細胞的衰竭，從而導致胰島素的相對缺乏。針對這一點，研究人員嘗試使用胚胎幹細胞衍生成能夠產生胰島素分泌的β細胞，目前已經開展了動物和體外試驗。

一旦成功，糖尿病患者再也不需要每天多次的監測自己的血糖水平。因為由幹細胞衍生的β細胞可以自動監測體內血糖水平，將其控制在一個合理的範圍內。

幹細胞療法是當今醫學研究最前沿也是最熱門的方向之一，發展迅猛，也取得了令人興奮的成果。雖然在應用上還存著各種各樣的問題，如安全性和醫學倫理等方面的問題。任何事物的發展都將遇到挑戰和阻礙，我們仍然相信幹細胞治療將克服困難，成為可靠的治療方式。

Helen M. Blau, Ph.D., George Q. Daley, M.D., Ph.D. Stem Cells in the Treatment of Disease, NEJM(2019)