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让细胞变身肺脏“修复师”! 这位青年科学家建了座干细胞药厂

2021-09-07 | 董雪 | 来源 新华社客户端2021年9月4日 |

“你看,这就是肺干细胞的魅力!肺像一棵倒着长的树,肺干细胞在树根——气管和支气管的位置,它们像‘种子’一样,能不断分化,最终长成一个拥有23级分支气管和上亿个肺泡的树状结构……”每当提到干细胞新药研究,同济大学医学院教授左为总会不由自主地兴奋起来。

痴迷于探索细胞的左为,从读高中时迈入生物学的大门便与之难舍难分;他天马行空,敢于打破常规,先后用肺干细胞完成在小鼠、人体上实现肺脏再生的科学试验;他希望用科研救治患者,面对传统疗法难以奏效的特发性肺纤维化等疾病,一款自体肺干细胞科研成果取得实质性突破获批进入临床试验,另有多款治疗其他肺病和肾病的干细胞新药在研。

“用患者自身的肺干细胞修复肺脏是具有全球创新性的理念,我们对此充满期待。”正在牵头进行相关临床研究的上海交通大学医学院附属瑞金医院党委书记、中华医学会呼吸病学会主任委员兼肺部感染学组组长瞿介明说。

左为在实验室查看肺部CT影像

“叛逆学霸”与干细胞结缘

不同于人们印象中严肃认真的科学家形象,左为留着一头及肩发,个性十足。

他出生于热情火辣的重庆,家庭教育氛围开明自由,从小养成了无拘无束又很有主见的性格。初中时期可谓“叛逆学霸”,一方面成绩优异,经常考第一名,但另一方面又经常不守课堂规矩,被老师批评,直到读高中时被生物学吸引,左为才收敛专注起来。

为什么是生物学?左为告诉记者,因为母亲从事医疗行业,他儿时很多时光跟随母亲在药房度过,耳濡目染中,对生命科学产生了极其浓厚的探索欲,包括后来明确研究干细胞与医学结合的方向也与此不无关系。

截至目前,左为三十多年的人生中有一半以上与细胞有关。从经常泡在生物实验室里研究各种植物与昆虫,高二参加全国高中生生物竞赛获得重庆赛区一等奖;到获得清华大学细胞生物学博士学位,赴美国加州大学圣迭戈分校诺贝尔奖生理与医学奖得主实验室和新加坡科技研究院从事博士后研究;再到2015年回国到同济大学医学院任教,次年成为同济大学当时最年轻的教授……

期间,他曾就研究方向做出一次重要选择,毅然离开美国,转而加入新加坡的干细胞专家实验室。“当时实验室的研究方向偏向于细胞生物学的基础理论,离解决人类健康医学问题太远。”左为明确知道自己的科研追求是什么,他关于肺干细胞的研究正式开始。

从小鼠到病患,科学成果不断刷新

所谓干细胞,是在一定条件下具有自我更新能力和增殖分化能力的一类细胞。干细胞处于人体细胞金字塔的顶端,数量稀少,对人类健康和疾病治疗有极大的价值。左为一直在思考,面对传统疗法难以奏效的特发性肺纤维化等肺脏结构损伤性疾病,要使用哪种干细胞?如何获取、如何操作才能有效呢?

“中国各种肺部疾病正处于高发状态,肺部组织一旦破坏而发生纤维化,病情往往无法逆转。传统药物只能减缓纤维化进程,并不能根本治愈,干细胞技术给患者带来了新希望。”左为说。

突破发生于一次奇思妙想。当时左为还在新加坡,已经解决了从小鼠肺脏中提取肺干细胞和体外大规模增扩的技术难题,下一步需要将肺干细胞送入肺脏,让它们找到病灶,分化出新的肺泡和支气管结构进行替代。

既然空气是从气道进入肺的,何不将肺干细胞也通过气道送入试试呢?惊喜在两周后悄然而至——试验流感小鼠的体内新生了很多肺泡结构。这一具有突破性的研究成果于20151月发表在《自然》杂志上,引发广泛关注。

到了2015年底,已回国任教的左为与同济大学附属东方医院合作,首次成功从人体的支气管中分离出了几个肺干细胞。经过一个月左右的培养,几个干细胞成功扩增千万倍,质量和数量均达到临床可用级别。

上海交通大学医学院附属瑞金医院党委书记、中华医学会呼吸病学会主任委员兼肺部感染学组组长瞿介明对此印象深刻。“用其他干细胞对肺脏等器官进行治疗的研究也在有序开展,但在人的支气管中发现并提取出干细胞,这是第一次。”瞿介明说。

20183月,这个科研成果以封面文章的形式发表在《蛋白质与细胞》杂志,他们在全球范围内首次实现了利用自体肺干细胞技术修复人类肺脏,并成功实施了对两位肺病患者的临床治疗。

2011届博士校友左为在清华大学生命科学学院2021年毕业典礼上发言(624日)

获批临床试验,与医院一起救治患者

截至目前,左为团队研发的肺干细胞产品正在与北京协和医院、上海交通大学医学院附属瑞金医院、广州医科大学附属第一医院等医院稳步推进临床研究,覆盖了特发性肺纤维化、慢性阻塞性肺病、支气管扩张三大类主要的呼吸系统疾病。

2020715日,该团队研发的REGEND001细胞自体回输制剂获国家药监局批准进入临床,用于治疗早、中期特发性肺纤维化,是全世界第一个获批进入临床的肺干细胞药。今年64日,这款肺干细胞药再下一城,针对肺弥散功能障碍慢性阻塞性肺病的临床试验获批进入II期临床试验。

“细胞药是个性化、定制化产品,每个人的细胞都不一样,生产出来的细胞药质量有差别,规模化生产的稳定性和质量控制很重要。而且,这些新鲜的产品要在46小时内把所有指标检测完,对快速检测放行有很高要求。”据左为介绍,除了位于上海和苏州的实验室,团队还在江西南昌建了一座生产工厂,将负责临床研究用干细胞的生产,也计划作为干细胞药上市后的生产基地。

从全球生物医药发展趋势来看,细胞和基因治疗是一个热点。在左为看来,细胞和基因治疗的发展成熟可分为三个阶段:第一个阶段是各类免疫细胞药物的出现,以治疗肿瘤的CAR-T细胞疗法为代表;第二个阶段是各类干细胞药逐步兴起;第三个阶段则要应用到各类基因编辑和基因治疗技术。

在上海交通大学医学院附属瑞金医院,瞿介明正在牵头进行相关的临床研究,他对这种全新的治疗手段充满期待:“用患者自身的肺干细胞修复肺脏是具有全球创新性的理念,从已有个案来看,疗法对患者肺脏结构和功能有明确的修复效果,对于治疗有肺脏组织损伤、结构损毁的疾病存在潜在优势。”


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