Nature：重磅！KO皮膚細胞再生多年爭論！利用轉(zhuǎn)基因干細胞再生完整的人表皮

來源：作者：人氣：-發(fā)表時間：2017-11-10 09:04:00【大中小】

多虧了一個由科學(xué)家和醫(yī)生組成的國際團隊，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胞培育出的轉(zhuǎn)基因皮膚。而且正如該團隊于2017年11月8日在Nature期刊上在線發(fā)表的一篇論文報道的那樣，這名男孩表現(xiàn)良好。這篇論文的標題為“Regeneration of the entire human epidermis using transgenic stem cells”。

培育出的表皮薄片
圖片來自CMR UNIMORE。

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

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

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。患者還會增加感染和皮膚癌的風(fēng)險，在嚴重的情況下，這種疾病可能是致命的。

在2015年夏天，德國的醫(yī)生因一名年輕的患上一種非常嚴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到德國后，他的病情發(fā)生嚴重的惡化，De Luca猜測這是因為他的家人經(jīng)歷令人痛苦的遷移，由此導(dǎo)致的臨床護理缺乏和語言溝通上的困難。由于遭受雙重細菌感染，這名男孩被送到德國波鴻魯爾大學(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%。他的生存機會是如此渺茫以至于臨終關(guān)懷被認為是唯一的選擇。

De Luca此前對表皮溶解水皰癥患者開展了兩次概念驗證的轉(zhuǎn)基因細胞治療，這兩次治療僅限于替換小塊的表皮，這遠小于這名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實驗性治療，而且當(dāng)局基于人道主義的理由迅速批準了這項治療。

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)細胞（keratinocytes），這些角質(zhì)細胞在培養(yǎng)液中進行增殖，隨后利用一種攜帶著全長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)細胞。這些生長成薄片的角質(zhì)細胞接著經(jīng)進一步的增殖后產(chǎn)生足夠多的薄片來覆蓋著這名孩子的四肢和軀干。在2015年10月和11月開展的兩次手術(shù)中，這些角質(zhì)細胞薄片被移植到他的身上。在2016年1月開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)開展后的幾周內(nèi)，這些移植的角質(zhì)細胞大量增殖從而讓皮膚上的傷口閉合。在接下來的幾個月里，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，這是因為它不再起泡或發(fā)癢。

簡言之，這是一項非常不錯的工作成果。

解決皮膚再生爭論

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

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

Aiuti說，“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)的真實證據(jù)。如今，我們有了。”

皮膚細胞療法能夠降低癌癥風(fēng)險？

在每種活組織樣品中存在上百種基因型也是一個好的跡象，這表明在這名男孩的轉(zhuǎn)基因皮膚中存在多種細胞，而且沒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優(yōu)勢的一個跡象）。

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

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

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

文章來源

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