自《器官移植法》生效(年10月)以来,四分之一个世纪已经过去,该法使脑死亡情况下的器官捐赠成为可能。然而,日本每年的器官捐献数量仍然在个左右。
随着捐赠者(器官捐赠者)的短缺在日本成为一个问题,"再生医学"是否有办法通过iPS细胞和其他来源来生产器官?研究表明,对一些器官的基础研究已经开始,有些甚至已经进展到了临床试验。因此,我们采访了三位从事三个器官的尖端医学的人:再生肾脏、再生角膜和再生心肌(心脏)。
事实是,器官再生不再是一个梦想。
"器官移植与日本"跟踪再生医学的前沿。
肾脏具有复杂的作用,如产生尿液、调节血压和分泌造血激素,据说很难再生。滋庆大学医学院肾脏病学和高血压学教授横尾隆史(TakashiYokoo)四分之一世纪以来一直在尝试使肾脏再生,并正在探索其临床应用的可能性。
肾脏再生的目标是在五年内实际应用。
该公司目前正致力于利用来自慢性肾衰竭患者的iPS细胞(诱导多能干细胞)和猪胎的组织再生肾脏。
慢性肾衰竭是一种肾脏功能逐渐下降的疾病,如果不加以治疗,可能导致死亡。世界范围内的患者数量正在增加,人们对此寄予厚望。目前,主要治疗手段是透析和其他治疗,但唯一的治愈方法是移植。
横尾教授说:"但是日本长期缺乏捐赠者,而且首先,日本并不重视对肾脏疾病的治疗。
一个原因是,肾脏疾病即使恶化,也有一个叫做透析的治疗方案。另一方面,肾脏移植在脑死亡的情况下很少被捐赠,唯一的方法是以体间移植的方式从伴侣或父母那里拿一个肾脏。在任何情况下,病人在身体和精神上的负担都非常大"。
因此,横尾教授正在研究一种新的治疗方案:异种再生医学,这可以说是一种结合了异种移植和再生医学优点的混合医学,两者都是替代动物器官。由于很难创造肾脏本身,它是一个复杂的结构,Yokoo教授认为这可能是为患者带来第三种治疗选择的最快方式。
其特征是“借用”动物胎儿体内进行的内脏器官发生程序和场所。横尾教授说明。
“首先,用特殊的注射器向摘除的猪胎儿期的肾脏(肾脏发生环境)注入由人iPS细胞制作的肾前体细胞(成为肾脏的原始细胞)。这就是肾脏种子(KidneySeed)。将其移植到患者体内后,肾脏产生程序在体内发挥作用,分化至成熟的肾脏,最终完成来自iPS细胞的再生肾脏。”
横尾教授等人的研究小组已经在年成功地在老鼠和老鼠之间进行了肾脏的再生移植。现在正在猪和与人类相近的猴子之间进行研究。据悉,异种移植需要大量的免疫抑制药才能将非自己的异物放入体内,但目前的研究还发现少量的免疫抑制药就可以了。
■课题是异种移植的门槛的高度
尽管如此,横尾教授说,到实用化为止“课题堆积如山”。其中最大的难题是,日本对异种移植的限制很严格。除了极个别的医疗案例以外,不被承认。
横尾教授的研究使用人类的iPS细胞,但为了使用猪的细胞而进行异种移植。据说跨越那个门槛是一个难题。同时,还必须为异种移植被国民接受而努力。目标是5年内实现实用化。“现在正在考虑的是对先天性肾功能下降的早产儿的移植”(横尾教授)。
其实,体重没有2公斤以上的话就不能接受人工透析。因此,肾功能低下的早产儿无法救治,只能等死。
“给这样小的孩子移植我们做的肾脏。虽然还不知道移植的肾脏成活多久,但是如果那个孩子长大了,体重达到2公斤的话,透析这个手段也成为可能。首先,我认为这也是一种用法。”
想尽快在透析和肾移植这一治疗方法中加入异种再生医疗这一新选择——这是横尾教授的梦想。
■“再生角膜”临床试验结果良好
接下来,我们来看角膜的再生医疗。
年4月,大阪大学研究生院眼科教授KojiNishida和他的团队宣布,他们已经证实了一项临床研究的安全性和有效性,在这项研究中,由iPS细胞创造的角膜细胞被移植到四名几乎失明的角膜上皮干细胞衰竭患者身上。研究显示,四名患者中没有出现严重的排斥反应或肿瘤形成,他们的症状得到改善,视力得到恢复。
角膜是一个0.5毫米厚的组织,覆盖在眼睛的表面。角膜移植有着悠久的历史,可以追溯到年,通过移植角膜细胞来改善因某些疾病造成的角膜损伤而导致的视力下降或失明的患者。
然而,多年来一直存在一些问题,如排斥反应、术后并发症和角膜供体的短缺,"西田教授说。大约是在年,开始了对角膜再生医学的研究。
角膜由三层组成:上皮层、实质层和内皮层。一般来说,角膜上皮在移植时不容易发生排斥反应,但有一些疾病会引起强烈的排斥反应,在这种情况下,就不可能进行移植。因此,对于患有此类疾病的患者,我们开始研究培养他们自己的口腔粘膜,以制造上皮片,然后可以移植。
年,世界上首次成功地进行了手术,现在已纳入保险范围。然而,口腔粘膜上皮细胞片并不是角膜上皮本身的再生,而只是一种替代品。与纯角膜不同,它是浑浊的。
年,他利用iPS细胞成功地"生产出功能性角膜组织"。
当iPS细胞在衬有某种蛋白质的培养皿中分化时,发现它们可以分化成各种眼睛细胞,如视网膜细胞和角膜上皮细胞,研究进展迅速(西田教授)。
将于年开始对由他人的iPS细胞制成的角膜细胞进行临床研究,将其加工成0.05毫米厚的薄片,并移植到四名角膜上皮干细胞衰竭的患者身上。如上所述,一年后取得了良好的效果。下一步是临床试验。我们的目标是在几年内将其投入实际使用。
西田教授指出,"高成本"是目前的挑战。
虽然用自己的细胞制成的iPS细胞不会引起排斥反应,但它们是按订单生产的,因此价格昂贵。出于这个原因,京都大学iPS细胞研究基金会已经开始了一个项目,从人类细胞中创造和储存iPS细胞,因为从遗传学上来说,这种细胞不太可能被拒绝。西田教授是主任之一。
“将其产品化,大量生产可以控制成本。他表达了自己的抱负:“因为由iPS细胞制成的角膜细胞也可以保存,所以想通过储备的方式运输到世界各地,用于很多人的治疗。”
■“再生心肌”扩张型心肌病的治疗途径
作为心脏肌肉的心肌细胞坏死引起的心力衰竭。心脏瓣膜病和缺血性心脏病等虽然有新的治疗方法被开发出来,但重症心力衰竭目前要根治只有心脏移植。
在这种情况下,庆应大学教授福田惠一(循环内科)等人的团队致力于从iPS细胞中制作心肌细胞,移植到心力衰竭的患者身上的再生医疗。为了实现实用化,年还设立了大学发行的初创企业“Heartseed”。
福田教授于年开始心肌再生医疗的研究。“如果没有治疗方法的话,就自己开发吧。他决定:“如果心力衰竭是由细胞坏死引起的,那就再生并补充心肌细胞吧。”
年,在世界上首次成功地从骨髓细胞中制造心肌细胞。但是,因为从骨髓中生成的量很少,所以转向使用ES细胞(胚胎干细胞)和iPS细胞的研究。年,通过使用特殊的培养液,成功地从iPS细胞中高纯度地制作了心肌细胞。由此,可以避免未分化的iPS细胞癌变的危险性。
福田教授说:“之后课题也陆续出现。”实际上,即使将每一个心肌细胞零散地移植,成活率也很低。因此,开发了制作并移植被称为“心肌球”的0个左右的心肌细胞块的方法。为了防止注射针头移植时出血导致心肌细胞外流,还开发了特殊的专用针。他回顾说:“我们踏踏实实地持续寻找安全高效的给药技术,到现在为止花了四分之一世纪。”
心肌的特征不是进行细胞分裂,而是细胞本身成长数十倍,开始代替因心力衰竭而虚弱的原来的心肌工作。目前正在进行的临床研究以扩张型心肌病患者为对象。从第三方iPS细胞制作心肌细胞,加工成心肌细胞。将约万个心肌球直接注入患者心肌。
■想让再生心肌在世界上普及
使用iPS细胞治疗心力衰竭的临床研究,日本其他大学也在进行,但强调“可以直接移植到心肌,可以期待长期存活,这一点是不同的”。
年,福田教授担任CEO的Heartseed与丹麦大型制药公司降冰片磁盘公司进行了业务合作。福田教授说:“为了让我们开发的治疗方法尽快在世界上普及,我们和拥有广阔网络的海外企业合作了。”今后的展望是无限的。
“目前移植需要开胸手术,但为了减轻患者的负担,在更多的设施中简便实施,我们正在研究用导管给药的方法。利用没有免疫排斥反应的患者本人的iPS细胞和HLA(人类白细胞型抗原)的iPS细胞制作心肌的研究也在进行中。和以前一样,我想在解决一个个课题的同时慎重地进行。”
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