Nature：重磅！KO皮膚細(xì)胞再生多年?duì)幷摚±棉D(zhuǎn)基因干細(xì)胞再生完整的人表皮

來(lái)源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2017-11-10 09:04:00【大中小】

多虧了一個(gè)由科學(xué)家和醫(yī)生組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，一名因患上一種危及生命的遺傳病而喪失了大部分外層皮膚的7歲敘利亞難民如今在他的大約80%的身體上有了利用他自己的細(xì)胞培育出的轉(zhuǎn)基因皮膚。而且正如該團(tuán)隊(duì)于2017年11月8日在Nature期刊上在線(xiàn)發(fā)表的一篇論文報(bào)道的那樣，這名男孩表現(xiàn)良好。這篇論文的標(biāo)題為“Regeneration of the entire human epidermis using transgenic stem cells”。

培育出的表皮薄片
圖片來(lái)自CMR UNIMORE。

意大利圣拉斐爾科學(xué)研究所兒科教授Allessandro Aiuti（未參與這項(xiàng)研究）說(shuō)，“這項(xiàng)研究深入地提供了關(guān)于皮膚干細(xì)胞的新信息，并且證實(shí)了這些干細(xì)胞治療一種毀滅性疾病的巨大潛力。”

美國(guó)洛克菲勒大學(xué)皮膚科學(xué)家Elaine Fuchs（未參與這項(xiàng)研究）說(shuō)道，“它是干細(xì)胞治療領(lǐng)域的一個(gè)里程牌事件。此外，它還在解決表皮干細(xì)胞領(lǐng)域的一個(gè)愈演愈熱的爭(zhēng)議方面取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。”特別地，這項(xiàng)新的研究闡明了皮膚細(xì)胞再生的方式，這一直是皮膚生物學(xué)家激烈討論的話(huà)題。

表皮溶解水皰癥（epidermolysis bullosa）是一種遺傳病，在這種疾病中，發(fā)生突變的結(jié)締組織蛋白阻止皮膚的表皮層正確地附著在下方的真皮層上。結(jié)果就是皮膚容易起水泡，給病人造成較大的慢性傷口和巨大的疼痛。患者還會(huì)增加感染和皮膚癌的風(fēng)險(xiǎn)，在嚴(yán)重的情況下，這種疾病可能是致命的。

在2015年夏天，德國(guó)的醫(yī)生因一名年輕的患上一種非常嚴(yán)重的表皮溶解水皰癥的敘利亞男孩，聯(lián)系了意大利摩德納大學(xué)再生醫(yī)學(xué)專(zhuān)家Michele De Luca。這名男孩的病因是編碼層粘連蛋白b3（laminin b3）---一種控制著表皮細(xì)胞附著的胞外基質(zhì)蛋白---的基因發(fā)生突變。

自從這名男孩和他的家人來(lái)到德國(guó)后，他的病情發(fā)生嚴(yán)重的惡化，De Luca猜測(cè)這是因?yàn)樗募胰私?jīng)歷令人痛苦的遷移，由此導(dǎo)致的臨床護(hù)理缺乏和語(yǔ)言溝通上的困難。由于遭受雙重細(xì)菌感染，這名男孩被送到德國(guó)波鴻魯爾大學(xué)兒童醫(yī)院，在那里，這些感染最終導(dǎo)致他的表皮脫落了80%。他的生存機(jī)會(huì)是如此渺茫以至于臨終關(guān)懷被認(rèn)為是唯一的選擇。

De Luca此前對(duì)表皮溶解水皰癥患者開(kāi)展了兩次概念驗(yàn)證的轉(zhuǎn)基因細(xì)胞治療，這兩次治療僅限于替換小塊的表皮，這遠(yuǎn)小于這名7名男孩需要替換的表皮規(guī)模。但是鑒于這名男孩較差的預(yù)后，他的父母同意他們的兒子接受這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)性治療，而且當(dāng)局基于人道主義的理由迅速批準(zhǔn)了這項(xiàng)治療。

從這名男孩的未受損的表皮中取出活組織樣品，并從這種活組織樣品中提取出角質(zhì)細(xì)胞（keratinocytes），這些角質(zhì)細(xì)胞在培養(yǎng)液中進(jìn)行增殖，隨后利用一種攜帶著全長(zhǎng)的健康的層粘連蛋白b3編碼基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體轉(zhuǎn)染這些角質(zhì)細(xì)胞。這些生長(zhǎng)成薄片的角質(zhì)細(xì)胞接著經(jīng)進(jìn)一步的增殖后產(chǎn)生足夠多的薄片來(lái)覆蓋著這名孩子的四肢和軀干。在2015年10月和11月開(kāi)展的兩次手術(shù)中，這些角質(zhì)細(xì)胞薄片被移植到他的身上。在2016年1月開(kāi)展的第三次較小的手術(shù)又將一些薄片移植到他剩下的脫落部位上。

在這些手術(shù)開(kāi)展后的幾周內(nèi)，這些移植的角質(zhì)細(xì)胞大量增殖從而讓皮膚上的傷口閉合。在接下來(lái)的幾個(gè)月里，這名男孩的皮膚活組織檢查結(jié)果表明他的新皮膚牢固地附著到下方的真皮層上，而且具有正常的形態(tài)和層粘連蛋白b3水平。他的皮膚也似乎具有正常的彈性和傷口愈合行為。如今，兩年后，這名男孩的皮膚仍然發(fā)揮功能，這是因?yàn)樗辉倨鹋莼虬l(fā)癢。

簡(jiǎn)言之，這是一項(xiàng)非常不錯(cuò)的工作成果。

解決皮膚再生爭(zhēng)論

這名男孩的經(jīng)歷揭示出關(guān)于角質(zhì)細(xì)胞再生方式的新見(jiàn)解。每個(gè)月，人類(lèi)的皮膚都完全被新的細(xì)胞所替換，但是這種更新是大量的同樣有效的祖細(xì)胞還是少數(shù)控制著再生的干細(xì)胞引起的，一直存在著激烈的爭(zhēng)論。

De Luca及其同事們認(rèn)為如果前一種情況是真的，那么對(duì)這名男孩的皮膚活組織樣品進(jìn)行基因組測(cè)序就會(huì)揭示出每個(gè)祖細(xì)胞含有上千種不同的基因型，這是這種逆轉(zhuǎn)錄病毒載體隨機(jī)整合到每個(gè)細(xì)胞中的結(jié)果。事實(shí)上，這些細(xì)胞僅含有幾百種基因型，這強(qiáng)烈地支持著后一種情形。

Aiuti說(shuō)，“這兩種理論都是有根據(jù)的，但是它們所缺乏的是患者體內(nèi)的真實(shí)證據(jù)。如今，我們有了。”

皮膚細(xì)胞療法能夠降低癌癥風(fēng)險(xiǎn)？

在每種活組織樣品中存在上百種基因型也是一個(gè)好的跡象，這表明在這名男孩的轉(zhuǎn)基因皮膚中存在多種細(xì)胞，而且沒(méi)有一種特定的基因型占據(jù)主導(dǎo)地位（這是潛在的癌癥生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的一個(gè)跡象）。

鑒于逆轉(zhuǎn)錄病毒載體的隨機(jī)整合以及由此引發(fā)致癌突變的可能性，人們一直對(duì)將這些載體用于基因療法中感到擔(dān)憂(yōu)。但是，De Luca說(shuō)，表皮溶解水皰癥患者的皮膚細(xì)胞已經(jīng)“非常容易發(fā)生癌變”，因此利用功能性的轉(zhuǎn)基因細(xì)胞替換他們的患病細(xì)胞，“我們可能甚至?xí)档瓦@種癌變風(fēng)險(xiǎn)。”再者，他說(shuō)，一種癌變事件是否會(huì)發(fā)生，“這也是很容易鑒定出來(lái)的，這是因?yàn)樗嬖谟谄つw中。”

美國(guó)耶魯大學(xué)皮膚生物學(xué)家Valerie Horsley（未參與這項(xiàng)研究）說(shuō)，即便在理論上存在癌癥產(chǎn)生的可能性，但是“這種疾病對(duì)兒童來(lái)說(shuō)是毀滅性的，冒這種風(fēng)險(xiǎn)也是值得的。”

De Luca說(shuō)，迄今為止，還沒(méi)有跡象表明這名如今9歲的男孩發(fā)生了癌變事件，而且在之前接受更小規(guī)模的皮膚細(xì)胞移植的兩名患者即便在12年后也未發(fā)生癌變事件。

De Luca說(shuō)，盡管這名男孩將會(huì)定期接受檢查，但是到目前為止，“他已經(jīng)回到學(xué)校，他在鍛煉，他開(kāi)始踢足球. . . 這太不可思議了。”

文章來(lái)源

Tobias Hirsch, Tobias Rothoeft, Norbert Teig et al. Regeneration of the entire human epidermis using transgenic stem cells. Nature, Published online: 08 November 2017, doi:10.1038/nature24487