細胞治療

張銘

生命從細胞開始

生物體是由細胞組成的，細胞是生命的基本結(jié)構單位。細胞解體，生命終結(jié)；細胞損傷，個體生病。

人體是由一個細胞——受精卵——發(fā)育而來的。整個發(fā)育過程大約經(jīng)歷了50次細胞分裂，最終形成了約80萬億個細胞個體。細胞在分裂、增殖過程中會分化出200多種不同的細胞，形成不同的組織、器官、系統(tǒng)，并實現(xiàn)新陳代謝及各種生理功能。人體可以經(jīng)歷約100年的生命周期——壽命。期間因遺傳缺陷，環(huán)境影響，會導致各種疾病的發(fā)生。科學地講，疾病就是患者的生理指標偏離了正常。隨著各種藥物的發(fā)明，醫(yī)療水平的提高，人類平均壽命從30～40歲提升到了70～80歲。然而，是藥三分毒，藥物是有副作用的，有些疾病甚至要終身服藥，會給患者造成很大的痛苦。

現(xiàn)代社會疾病譜發(fā)生了很大變化，已經(jīng)由感染性疾病為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟[瘤、免疫、遺傳、代謝、衰老和退型性疾病為主。這些疾病的病因、病理復雜，常常沒有特效藥。隨著現(xiàn)代醫(yī)學的深入研究，我們逐漸認識到，許多復雜的疾病本質(zhì)上是基因的疾病，蛋白的疾病，細胞的疾病，需要用新的方法來解決，于是相應地發(fā)展出基因治療、生物治療和細胞治療等方法。

高等生物在長期的進化歷程中，其機體形成了依靠免疫系統(tǒng)維持自身健康的機制。免疫細胞會識別外來物質(zhì)和外來病原體，然后將其吞噬消滅；免疫細胞也會清理自身病變壞死的細胞，保持機體健康。體內(nèi)細胞在不斷地生長、又不斷地死亡，保持著動態(tài)平衡。有的細胞只能活幾天，如腸上皮黏膜細胞及一些白細胞；有的細胞壽命有幾百天，如紅細胞、肝臟細胞；有的細胞可以存活幾十年，如神經(jīng)細胞等。許多疾病是由于細胞的數(shù)量，細胞的病變造成的，如心肌炎、糖尿病。細胞的質(zhì)量與身體健康長壽有關，特別是免疫細胞、干細胞的數(shù)量、質(zhì)量直接影響著身體狀態(tài)。細胞的病如果用細胞的方法解決，就是細胞治療。通過輸入健康的細胞進行治療、美容、延緩衰老的成功例證已經(jīng)有很多了。細胞治療的關鍵是大量供體細胞的獲得和克服免疫排斥反應。

細胞治療歷史

最早的細胞治療是輸血，后來發(fā)展到成份輸血，即把供者的血液分成血漿和血細胞，再把血細胞分成紅細胞、白細胞、血小板等，分別輸給不同需要的患者，如把血小板輸給體內(nèi)出血的患者，把白細胞輸給免疫低下的患者。每個人的細胞是不同的，因為細胞表面有不同的抗原，抗原不同的個體間輸送細胞會引起免疫排斥反應，嚴重的會引起死亡。因此，異體之間輸血要做配型，最普通是ABO血配型。做骨髓移植需要進行人類白細胞抗原（HLA）配型。臍帶血干細胞治療兒童白血病也要進行配型。自體細胞體外培養(yǎng)增植后回輸不會發(fā)生排斥，而一些骨髓間質(zhì)細胞因免疫抗原性很低，也可以制備成細胞制劑供異體應用。

細胞培養(yǎng)

進行細胞治療時需要巨大數(shù)量的供體細胞，這就需要靠細胞培養(yǎng)來解決。細胞是一個十分微小而復雜的有機體。100萬個人體細胞也只有約1立方毫米。然而，如此微小的細胞，卻有著及其復雜精細的結(jié)構：有一個細胞核和許多細胞器（圖），核內(nèi)DNA有30億對堿基，編碼2.6萬個基因，指導合成幾十萬種蛋白。一個細胞內(nèi)可以有幾百到幾萬種蛋白質(zhì)，一種蛋白可以有幾十萬個，這些蛋白活性物質(zhì)有序地組織成幾百條信號通路，演繹生命活動。一個細胞就像一個立體的城市，信號通路相當于交通路線，自行車、公交車、私家車、出租車、地鐵等各行其道。每個蛋白質(zhì)就像一個人，在細胞的城市中有序地生活著，進行著物質(zhì)、能量、信息的交流，實現(xiàn)著新陳代謝，遺傳變異，體現(xiàn)著生命的活力。

多細胞生物體內(nèi)的單個細胞是不能在體外獨立生活的，但隨著現(xiàn)代生物技術的發(fā)展，我們已經(jīng)可以在體外進行細胞培養(yǎng)，即在體外潔凈的培養(yǎng)器皿內(nèi)模擬出滿足細胞對營養(yǎng)、生長因子、離子、pH緩沖容量等要求的體內(nèi)環(huán)境，實現(xiàn)細胞在體外的生存、生長、分裂、增殖。細胞在培養(yǎng)器皿內(nèi)大約20小時數(shù)量就能增加一倍?，F(xiàn)在先進的技術可以使許多類型的細胞傳幾十代、幾百代，形成一個巨大的可再生資源庫，達到取之不盡、用之不竭的境界。最早培養(yǎng)成功的是腫瘤細胞和胚胎細胞。以后皮膚、肌肉、神經(jīng)、肝臟、角膜、成骨等各種各樣的細胞都能培養(yǎng)?，F(xiàn)在還可以成功地分離培養(yǎng)各種類型的免疫細胞，更進一步成功培養(yǎng)了胚胎干細胞和各種成體干細胞。這些成就的取得，讓細胞治療成為可能，使細胞生物治療成為繼手術和藥物治療之后，極具臨床應用價值的第三類醫(yī)療技術。

免疫細胞治療

免疫細胞與身體免疫力強弱及許多腫瘤的發(fā)生直接相關，補充免疫細胞、提升免疫細胞活力不僅能強身健體，而且還能治療如腫瘤病、免疫缺陷、心肌壞死、股骨頭壞死等各種疾病。腫瘤輔助治療常用的免疫細胞療法有：細胞因子誘導的殺傷細胞（CIK）療法、樹突狀細胞（DC）療法、DC-CIK細胞療法、自然殺傷細胞（NK）療法和以樹突狀細胞（Dendritic cells， DCs）為基礎的細胞毒性T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocyte， CTL）療法等。這些療法都有不錯的療效，而且隨著技術的完善，療效也在不斷地提高。

2011年諾貝爾生理學獎和醫(yī)學獎授予了被譽為“DC細胞之父”的加拿大科學家拉爾夫·斯坦曼，他在2006年就查出胰腺癌晚期。在醫(yī)學上，晚期胰腺癌的惡化程度高，生存期不會超過6個月。然而，斯坦曼教授在接受了以他自己的研究成果“樹突細胞”（DC）為依據(jù)的細胞免疫治療后，成功地將生命延長。DC細胞與CIK細胞共培養(yǎng)后，提高了細胞的增殖速度和殺傷活性，且使其對腫瘤細胞的殺傷作用更具特異性。DC-CIK細胞對于血液、消化、呼吸、泌尿及生殖系統(tǒng)等多個系統(tǒng)的腫瘤細胞均有殺傷作用。

下面，我們介紹一下免疫細胞療法中涉及到的幾個關鍵概念：

DC，DC—CIK細胞治療流程 1.抽取病人外周血50-60ml——分離單個核細胞，體外誘導DC細胞——DC細胞負載腫瘤抗原，通過靜脈回輸給病人或經(jīng)皮下注射——經(jīng)腫瘤抗原負載DC能刺激自體T細胞——產(chǎn)生強烈的抗腫瘤免疫應答?？乖c自體的淋巴細胞混合，刺激自體T細胞產(chǎn)生細胞毒性T淋巴細胞——將這些細胞毒性T淋巴細胞，通過靜脈回輸給病人——直接殺傷腫瘤細胞。

DC細胞治療適用于惡性黑色素瘤、前列腺癌、腎癌、膀胱癌、卵巢癌、結(jié)腸癌、直腸癌、乳腺癌、宮頸癌、各種肺癌、喉癌、鼻咽癌、胰腺癌、肝癌、胃癌等。

DC細胞作用機制 在腫瘤免疫中，DC細胞不能直接殺傷腫瘤細胞，但能通過識別腫瘤細胞的特異性抗原，將其信號呈遞給具殺傷效應的T細胞來達到監(jiān)測、殺滅腫瘤的功能。

DC細胞應用 免疫細胞治療最激動人心的是嵌合抗原受體T細胞，簡稱CART。T細胞是免疫系統(tǒng)里最兇猛的“獵人”。它們通過自己的受體來感知細胞表面是否存在特定蛋白質(zhì)的細胞，以這種方式鎖定受感染細胞和癌細胞，然后殺死它們?？茖W家利用改造的HIV病毒給T細胞增添了人工重組的能特異識別腫瘤細胞的嵌合抗原受體。將經(jīng)改造的CART細胞回輸?shù)讲∪梭w內(nèi)后，它一旦發(fā)現(xiàn)特異癌細胞，不僅會殺死癌細胞，而且還會自身分裂，在體內(nèi)創(chuàng)造出滅癌大軍，徹底治愈癌癥。這種利用免疫細胞精準治療的方法給人類最終戰(zhàn)勝腫瘤帶來了希望。

但是CART也存在局限性：主要對血液部位的腫瘤療效比較好，而且技術含量高，需個體定制療法，需要大筆資金。

干細胞治療

干細胞治療是另外一個精準醫(yī)療的方向，它給人類打開了無限的遐想空間。因為干細胞是一種年輕的全能型細胞，可以定向分化為各種成體細胞，包括精子和卵子。它可以經(jīng)體外大量擴增后，再輸?shù)襟w內(nèi)以替代病變、衰老的細胞，使機體變得年輕、健康。比如，干細胞可以誘導分化為成骨細胞，修復骨損傷；干細胞可以誘導分化神經(jīng)細胞，治療高位截癱和老年癡呆等；干細胞可以誘導分化為胰島細胞，根治糖尿??；干細胞還可以結(jié)合3D打印技術，制造臟器，在腎臟、膀胱方面都已有所應用。

健康長壽是人類長期以來的夢想。人類的平均壽命從現(xiàn)在的70～80歲，提高到100歲～120歲，需要有新的技術支持，這個新技術可能由干細胞治療來實現(xiàn)。胚胎干細胞、臍帶血干細胞、臍帶間質(zhì)干細胞、胎盤干細胞、皮膚干細胞、脂肪干細胞、神經(jīng)干細胞等都有許多治療應用的前景，可以形成數(shù)以千億計的市場和相關產(chǎn)業(yè)。干細胞在體外長期培養(yǎng)增殖，數(shù)量可以達到數(shù)千萬倍。因此，干細胞制劑可以當作像藥物一樣的治療制劑。美國、加拿大、韓國已批準了多個細胞制劑，用于治療免疫缺陷癥等疾病。

細胞治療的倫理

細胞治療是一種革命性的方法，因此必然還有許多不完善的地方。細胞是一個非常復雜的有機體，很難有兩個完全一樣的細胞，因此，細胞制劑的質(zhì)量標準比較難以掌握。異體之間的細胞輸送會形成不同基因型個體，而個體鑒別、性格分析，都會是新問題。此外，干細胞治療在使個體年輕化成為可能的同時，因親屬之間衰老不同步以及是否會有成癮性等問題，也都成了需要面對的新問題。