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专访 | 华人科学家程柯教授:2018年,希望干细胞治疗多出新突破

生物技术 时间:2020-02-27 13:22:50 作者:莫敖坤
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程柯现任美国北卡州立-北卡教堂山大学生物医学工程系的终身教授,北卡州立大学生物治疗实验室主任、比较医学研究所副所长,长期致力于干细胞及其衍生物、生物材料在疾病治疗中的转化医学研究。近年来,程柯团队在Nature子刊、ACS Nano、Circulation Research等期刊发表多篇学术论文成果,在干细胞医疗领域的几个主要技术难题方面有所突破。近日,生物探索采访到了程柯教授,邀请其评述现今干细胞应用的主要问题、最新进展、以及未来的前景。

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一直以来,以干细胞为核心的再生医学、转化医学是很多疾病的新希望。得益于其自我复制、多向分化的潜能,干细胞被医学界誉为“万用细胞”。但是如何将这些不同于普通分子药物的活体细胞走向临床,真正造福于更多的患者?这是很多科研工作者努力的方向。

远在大洋彼岸的程柯教授就是其中一员,他和团队专注于利用干细胞及其衍生物治疗心血管和肺部疾病。就在上周(1月10日),课题组在《Nature Biomedical Engineering》期刊在线发表了一篇题为“Targeted repair of heart injury by stem cells fused with platelet nanovesicles”的研究,揭示了一种促进干细胞靶向修复受损心脏的新策略。

最新研究,“靶向”受损心肌

心肌梗死会引起心脏的大面积损伤,逐步发展为心力衰竭。干细胞是促进梗死心脏心肌再生的有效方法,但是缺乏治疗靶向性。早在2014年,程柯团队将针对心梗标志物的抗体,黏附于干细胞表面使其靶向受损心肌。虽然干细胞的心肌存留率和治疗效果得到提升,但是抗体靶向面临成本高、炎症风险大、窗口期短等局限。所以,他们将目标转向机体内可靶向损伤血管内皮的血小板。

“考虑到活性血小板大量聚集会引发心梗,所以我们仅仅利用血小板膜上的粘附分子(而非血小板本身)修饰干细胞。” 采访中,程柯教授解释道,“这一研究的核心在于将血小板感知损伤的能力赋予给干细胞,增强其靶向性,从而提高干细胞的修复效果。”

逐一应对,干细胞治疗3大技术挑战

心血管疾病是全球头号死因,每年因为这一疾病而死亡的人数远超过其他疾病,然而治疗手段却相对有限。干细胞是心脏、血管损伤修复的热门材料,但是单纯的干细胞治疗面临着很多挑战。采访中,程柯教授结合近几年课题组研究成果,详细梳理了该领域面临的主要技术问题以及相应的解决策略:

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据悉,程柯团队即将在《Stem Cells Translational Medicine》期刊发表一篇综述,解析目前干细胞治疗心血管疾病领域面临的挑战以及解决方案。

挑战一:细胞注射后在心脏内的存留率/植入率低

“注射24小时后,患者体内干细胞的存留率低于5%。”为解决这一问题,程柯团队采用生物材料(水凝胶)包裹干细胞, 提升后者在心脏组织中的存留。通过近3年的努力,程柯教授与合作的国际团队开发了一种廉价型合成水凝胶封装心脏干细胞,为干细胞提供良好的生长环境,在不影响干细胞生长因子释放的前提下,大大提升了细胞的存留率。这一研究成果于2017年发表在《ACS Nano》期刊。

挑战二:经血管注射后,缺乏对病灶器官的靶向性

“利用血小板,解决的就是靶向性问题。”程柯解释道。除了血小板之外,他和团队还从物理(磁力介导)、生物(抗体标志)等多个途径入手,为干细胞“安装导航”,使其靶向心脏受损区域。这些研究成果发表在《Nature Communications》和《Biomaterials》等期刊。

挑战三:致瘤/宿主的免疫排斥反应

“干细胞属于活性药物,在机体内存在很多不确定性,有致瘤的可能。如果应用的是非自身干细胞,还面临免疫排斥的风险。”另外,干细胞在保存、运输方面远远复杂于普通的药物。针对这些问题,程柯教授希望找到干细胞修复组织的关键性因子,利用它们人工合成干细胞,克服天然干细胞的局限性。这些研究成果发表在《Nature Communications》和《Circulation Research》(封面)等期刊。

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程柯课题组成员合照

把握“源头”,跨越临床转化难关

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