细胞替代疗法研究进展

杨雯隽 胡苹

细胞是生物体的基本功能和结构单位，几乎所有的人类疾病都涉及到细胞病变导致的功能紊乱与丧失。因而所有疾病治疗方法的根本原则都是采用各种化学和物理的方法清除不正常细胞，促进细胞正常功能的恢复。随着细胞生物学的发展，细胞替代治疗方法（cell replacement therapy）与策略应运而生。细胞替代疗法是指直接将细胞作为一种药物，通过细胞移植的方法，用健康的细胞替代病变细胞对各种疾病进行治疗的方法和策略。细胞替代疗法直接针对疾病产生的根源，理论上能够治疗所有的疾病，因而给帕金森综合征（Parkinson disease，PD）、肌营养不良症、恶性肿瘤等目前缺乏有效治疗方法的退行性疾病和恶性病变的治疗带来了革命性的突破。

1 细胞替代治疗中的细胞来源

1.1 功能细胞移植

细胞替代治疗最直接的思路是用健康的功能细胞替代相应的病变细胞，例如用功能正常的肌肉细胞替代病变的肌肉细胞，治疗各种肌营养不良症；用功能正常的多巴胺能神经元替代病变坏死的多巴胺能神经元，治疗帕金森综合征等。输血就是典型的功能细胞移植替代疗法。通过输血可以将红细胞等功能细胞移植入患者体内，行使其功能，从而达到挽救生命的目的。这一策略的优点是在逻辑上简单直接，“头痛医头，脚痛医脚”，可以极大地简化治疗策略的设计，减少外在治疗干预对全身各非病变组织器官的干扰，降低治疗的副作用。缺点是体内的很多功能细胞，例如肌肉细胞、神经元细胞、红细胞等血液细胞等都是有丝分裂后细胞（post mitotic cells），不具有自我增殖能力。对于这些细胞而言，移植的健康细胞一旦死亡，细胞替代疗法的疗效即丧失，需要再次进行细胞移植。例如，输血后获得的红细胞等功能细胞能替代2～4周，无法长期维持患者机体的需求。

如何获得大量的用于移植的具有完整功能的功能细胞一直是细胞生物学研究领域重要的基本的科学难题，也是通过直接移植健康功能细胞进行细胞替代治疗的主要技术瓶颈之一。即使是在非有丝分裂后的功能细胞，在体外的扩增能力也比较弱，且在体外扩增后还保持良好功能的能力更弱。如何实现功能细胞的扩增与功能保持是细胞替代治疗中亟待解决的主要问题之一。

1.2 胚胎干细胞与诱导多能干细胞移植

干细胞具有自我更新能力，且能够分化为多种功能细胞，是进行细胞移植的重要供体细胞来源。根据分化能力及存在时间的不同，干细胞可以分为胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESC）和成体干细胞（adult stem cell）两种类型。顾名思义，胚胎干细胞是指从早期胚胎中分离出来的一类细胞，仅存在于胚胎发育早期。这类细胞具有在体外无限增殖、自我更新的能力，能够分化为人体几乎所有的细胞类型。ESC的发现为细胞治疗的广泛应用奠定了基础。理论上，经过适当的诱导，ES细胞可以分化为细胞替代疗法所需的几乎所有细胞类型，因而能够解决细胞替代疗法中的细胞来源问题。同时，ESC能够在体外无限增殖，提供足量的细胞用于获取功能细胞。从ESC中，我们已经成功分化出了神经元细胞、心肌细胞、骨骼肌细胞、肝细胞、胰岛细胞等多种细胞类型。但是，目前ESC向很多细胞类型的分化效率还有待提高，分化细胞的功能也有待进一步完善。这也是目前干细胞研究的一个重要方向。ESC虽然有很强的应用潜能，但是ESC在移植后具有致瘤性。如何降低ESC的致瘤性及提高ESC安全性是干细胞研究中的另一个关键问题。

ESC的获取涉及到胚胎操作，会产生一定的伦理争议。日本科学家中山伸弥（Shinya Yamanaka）团队在2007年首次通过过表达Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc四个转录因子将人成纤维细胞诱导为多能干细胞，实现体细胞重编程，获得诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）。随后，科学家们在血细胞、角质细胞、神经细胞、胰岛β细胞、肝细胞和胃上皮细胞等多数体细胞类型中过表达Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc 4个转录因子都获得了iPSCs。进一步的研究表明，上述4个转录因子并非诱导体细胞重编程的唯一组合，其他转录因子、小分子也可以诱导iPSCs的产生。通过小分子诱导得到的iPSCs避免了过表达外源基因造成的安全性隐患，为iPSCs在细胞替代治疗中的应用奠定了基础。但是，致瘤性、分化效率低等问题依然存在，需要通过进一步的研究加以解决。

1.3 成体干细胞

成体干细胞是指存在于成年个体体内的一类干细胞。成体干细胞分布于多种已经分化的组织类型中。目前，已经在肌肉、血液、神经、皮肤、脂肪、骨髓、肝、小肠、乳腺、牙齿等组织器官中鉴定到成体干细胞的存在。这类干细胞在成体组织中数量很少，通常处于静息状态，在组织生长与损伤修复中被激活，通过扩增与分化，在组织再生中发挥决定性作用。这类细胞具有自我更新能力，能够分化为所处组织器官中的一种或几种细胞类型。例如肌肉干细胞能够分化为肌肉细胞，血液干细胞能够分化为红细胞、血小板、淋巴细胞等存在于血液中的功能细胞，神经干细胞能够分化为神经元细胞等。成体干细胞没有致瘤性，源于患者自身，移植时没有组织相容性问题，能够大大降低免疫排斥反应。成体干细胞不涉及到胚胎操作问题，伦理争议较少。由于成体干细胞具有上述优点，因而当前在临床上具有比ESCs和iPSCs更广泛的应用。

然而，成体干细胞的应用目前还存在一些瓶颈问题。首先，多数成体干细胞在体外扩增困难。例如造血干细胞和肌肉干细胞都在体外难以扩增，每次移植均需要供体提供大量组织进行干细胞的分离与富集，因而对供体造成伤害。因此，建立成体干细胞体外规模扩增技术是成体干细胞用于细胞替代疗法的重要技术基础。通过模拟体内微环境，我们研究组将肌肉干细胞在体外扩增 1×107～1×109倍，为肌肉干细胞用于细胞替代疗法奠定了基础。对各种成体干细胞微环境的研究与模拟有望推动多种成体干细胞体外扩增系统的建立。其次，成体干细胞在病理和衰老条件下会发生多种性质变化。例如，衰老的肌肉干细胞增殖能力显著降低，移植后是否能够在受体中有效行使功能目前还不是很清楚。第三，由于移植的细胞不是直接行使功能，患者体内病理条件下的微环境可能会导致移植的干细胞功能降低甚至丧失。例如，病变肌肉会产生多种因子，阻碍肌肉干细胞的增殖、分化和存活。如何改善受体微环境，以提高移植细胞在受体中的定植能力与功能，是当前细胞替代疗法亟需解决的重要科学问题。

1.4 转分化来源细胞

细胞具有一定的可塑性。在恰当的诱导条件下，细胞可以不需要回到ESC阶段，直接转变为另一类细胞，实现细胞的转分化。例如，早在20世纪80年代，过表达转录因子MyoD可以使成纤维细胞、脂肪细胞、上皮细胞、神经细胞等多种非肌肉细胞转变为肌肉类似细胞。随后的研究表明，过表达不同的转录因子组合，可以实现成纤维等细胞类型向肝、神经、心肌细胞等多种细胞类型的转分化。这些转分化得到的细胞在体外和体内都具有一定的功能，成为细胞替代治疗的潜在细胞来源。但是，由于涉及到一种或多种外源转录因子的过表达，所以在临床应用中存在安全性风险。

为了解决这一问题，近年来小分子诱导的转分化系统取得了很大的发展。用小分子取代外源转录因子的过表达，诱导转分化的发生，避免了引入外源因子，提高了所获得的细胞的安全性。通过各种小分子组合，已经实现了从成纤维细胞向肝细胞、心肌细胞、神经细胞等细胞类型的转分化。获得的细胞在体外、体内均具有一定的功能。

转分化所得的细胞具有取材容易的优点，但是转分化所得细胞的功能还需要进一步完善。探索优化转分化条件，建立更高效、功能更优的转分化系统是干细胞研究的一项重要内容。

功能细胞、ESC/iPSC、成体干细胞、分化和转分化来源的细胞作为细胞替代疗法的细胞来源各有优势，同时也各自面临一些瓶颈问题，需要通过进一步的研究工作解决。本文将总结应用上述来源细胞对来源于内、中、外三个胚层的不同组织器官的病变、损伤进行细胞替代治疗的进展。

2 细胞替代疗法治疗疾病

2.1 细胞替代疗法在肝脏疾病治疗中的应用

长期以来，针对终末期的肝脏疾病，急性肝损伤，肝脏移植都是唯一的治疗方法。但由于供体肝源获得困难，供体和受体之间存在排异的问题，使这一方法的应用受到限制。细胞替代疗法可以有效地替代现有的肝移植，起到治疗多种肝脏疾病的作用。

最早的细胞替代治疗是肝细胞转输。早在1976年，Matas等就以Gunn（先天 UDPGT酶缺失）为模型，通过肝细胞回输的方式有效地改善了该小鼠UDPGT酶的产生，并降低了小鼠血液中的血浆胆红素的浓度。

基于肝细胞回输的肝脏疾病治疗，目前通用的方法是将肝实质细胞通过肝脏门静脉或者其他途径回输到肝脏中，再通过补充外源性具备功能的肝细胞，达到维持肝脏功能的目的。肝细胞回输，虽然已在小鼠等模式生物上有了较好的研究成果，但在临床上，肝实质细胞来源稀缺，分离困难，且体外培养难度大，对细胞冻存的过程又十分敏感，使用肝脏实质细胞进行细胞回输治疗仍然有很多问题需要解决。

ESCs和iPSCs诱导分化为肝细胞是肝脏疾病细胞替代治疗的一个选择。利用成纤维细胞诱导成为肝实质细胞是肝脏疾病细胞替代治疗的另一个选择。惠利健团队通过过表达转录因子，将人和小鼠成纤维细胞转分化为功能性肝实质细胞，并在临床上应用于生物人工肝。丁胜团队亦成功地利用成纤维细胞诱导出了肝实质细胞。邓宏魁团队则通过小分子同时诱导HNF1A、HNF4A、HNF6、ATF5、PROX1和CEBPA的表达，成功地将成纤维细胞诱导称为肝实质细胞。这些诱导方法的建立为肝脏疾病的细胞替代治疗奠定了基础。

简而言之，肝脏的细胞代替治疗能有效地解决目前供体肝脏稀缺的问题。针对包括急性肝损伤在内的疾病，肝脏细胞回输都能起到很好的治疗效果。

2.2 细胞替代疗法在胰腺疾病治疗中的应用

近年来，糖尿病呈现高发趋势。中国是糖尿病患者人数最多的国家，2017年患病人数达到1.14亿。虽然胰岛素注射可以极大地帮助糖尿病患者控制血糖，但是依然存在很多问题。通过胰腺器官移植或胰岛移植的方法理论上可以达到不使用胰岛素而使病情获得良好控制的目的，并解决胰岛素注射中存在的血糖浓度难以动态调控等问题。胰腺移植已经在临床上应用于I型糖尿病的治疗，并取得了一定的疗效。但是，由于胰腺的供体非常少，阻碍了这一技术的广泛应用。细胞替代疗法可以帮助解决供体不足的问题。

目前主要通过人源 ESCs/iPSCs分化产生功能性β细胞，并通过优化培养条件来重现胰岛中复杂三维结构及其构成要素。由iPSCs分化得到的胰岛素分泌细胞（类β细胞）能够在体外产生胰岛素，并在动物模型中改善高血糖症（hyperglycemia）。从 ESCs/iPSCs分化得到类 α-、β-、δ-等多种激素分泌细胞类型，其与内皮细胞共同形成类器官（organoid）后移植入动物体内，在动物模型中具有葡萄糖响应功能。通过3D培养、类器官形成等方法，应用多种细胞类型模拟体内胰岛的结构和功能是当前研究的重要方向。移植细胞在体内的定植是另一个需要解决的问题。采用组织工程的方法把移植的细胞或类器官包裹在特殊材料的微型胶囊装置里，一方面可以提供激素分泌功能，另一方面可以限制免疫细胞的攻击，提高移植细胞的定植能力。这一方法目前已有一些临床试验的报道。

2.3 细胞替代疗法在血液系统疾病和肿瘤治疗中的应用

输血是最早出现的细胞替代疗法。早在19世纪，欧洲的医生们就开始通过输血尝试治疗各种严重失血。到20世纪初，现代输血技术基本建立。直到今天，以输血为代表的功能细胞替代疗法依然是严重失血患者的主要治疗方式。

由于血液谱系细胞获取相对比较容易，结合长期输血实践获得的大量临床经验，细胞移植等技术相对成熟，因而以血液谱系相关细胞移植为代表的细胞替代疗法在血液疾病的治疗中占据重要地位。红细胞、白细胞和血小板是功能细胞替代疗法的主要细胞类型。

ESCs/iPSCs可以在体外诱导为红细胞、T细胞、血小板等功能细胞。但是，人源血液干/祖细胞向T细胞分化时，分化效率还较低、分化效果不稳定，重复性需要进一步提高。目前应用更多的是向从脐带血中分离出的血液干/祖细胞添加多种细胞因子，使其向 T细胞诱导分化。这一分化系统中分化出的 T细胞已经在多个临床试验中用于替代患者体内的T细胞，以治疗多种白血病。目前已经建立了用于向 T细胞分化的统一的临床级iPS细胞系，为其临床应用奠定了基础。从iPSCs分化为T细胞的方法在进行基因编辑时有较大的优势。由于在iPSCs中进行基因编辑较为方便，并且编辑过的iPSCs能够在体外大量扩增，因而是制备CAR-T细胞的最佳选择。

从脐带血中分离纯化的血小板，通过血小板输注，在临床上已经用于治疗大疱性表皮松解症（epidermolysis bullosa）、Gaucher氏症。

除了进行终末分化的功能细胞的替代之外，也可用健康的 HSCs替代患者体内病变的HSCs，或者由移植的健康的 HSCs在患者体内产生健康的血液谱系的所有细胞，替代病变的下级细胞。这种方法已经被广泛用于白血病的治疗。用于移植的 HSCs主要来源于捐献骨髓的供体，少量HSCs可以从脐带血中分离而获取。HSCs细胞替代疗法在免疫缺陷疾病和肿瘤中也开始有一些初步的尝试。像多数成体干细胞一样，HSCs在体外无法扩增。通过添加维生素 A、视黄酸等因子，结合微载体与3D培养，HSCs可以得到部分扩增。提高HSCs在体外的扩增能力是 HSCs细胞替代疗法的重要研究方向。

HSCs可以通过由ESCs/iPSCs分化而来；还可以通过转分化以获得。这些通过不同方式获得的HSCs在体内的功能完整性及安全性等方面尚需通过进一步的研究加以证实。

2.4 细胞替代疗法在心脏疾病治疗中的应用

人ESCs/iPSCs可以在体外诱导分化为心肌前体细胞以及起搏细胞（pacemaker cells）、心室细胞（ventricular cells）、心房细胞（atrial cells）等终末分化的细胞类型。应用这些体外分化得到的细胞在动物模型，以及猪和非人灵长类大动物心梗模型中取得了比较好的疗效。在非人灵长类心梗模型[短尾猿（macaque monkeys）心梗模型]中，从人ESCs分化来的心肌细胞在移植后能够存活，定植3个月后，可显著提高左心室功能。人ESCs分化得到的临床级心血管前体细胞在初期临床试验中取得了一定的疗效。

心肌细胞也可以通过体内和体外转分化获得，并能够在心梗动物模型中缓解症状。心血管疾病的细胞替代治疗中还存在很多有较大争议的领域和待解决的问题，更深入的研究会对这些问题的解决提供帮助。

2.5 细胞替代疗法在骨骼肌疾病治疗中的应用

各种肌营养不良、肌无力等肌肉退行性疾病及严重损伤造成的骨骼肌缺损目前均缺乏有效的治疗方法。细胞替代疗法为这类疾病的治疗带来了新的希望。

与其他功能细胞类似，骨骼肌细胞可以从ESCs/iPSCs诱导获得。目前已经建立了来源于杜氏肌营养不良（Duchenne muscular dystrophy，DMD）、假肥大型肌营养不良（Becker muscular dystrophy，BMD）、肢带型肌营养不良（limbgirdle musculardystrophy，LGMD）、面肩肱型肌营养不良症（facioscapulohumeral muscular dystrophy，FSHD）、强直性肌萎缩1（myotonic dystrophy 1，DM1）等肌肉退行性疾病患者的iPSCs。这些iPSCs的建立为进一步的基因校正奠定了基础。

由于iPSCs具有致瘤性，因此难以作为细胞替代疗法的种子细胞进行直接移植。应用iPSCs进行各种肌肉退行性疾病的细胞替代治疗需要首先把 iPSCs诱导分化为肌肉谱系的细胞，然后进行移植。通过模拟体内骨骼肌的发育过程，ESCs/iPSCs可以分化为肌肉细胞。基因校正后的iPSCs在体外进一步分化为肌肉前体细胞后，移植入 DMD小鼠模型中，使肌肉功能得到部分恢复。目前使用这一策略获得肌肉细胞的主要问题是分化效率不高、分化系统不稳定、批次之间差异较大。分化所得的肌肉谱系的细胞功能不完整、不稳定，因此需要有进一步的研究工作，以提高分化效率和分化系统的稳定性，加强分化细胞的功能。

肌肉干细胞（肌卫星细胞）是具有肌肉分化潜能的一类成体干细胞。肌肉干细胞位于肌膜与基底膜之间，通常处于静息状态。在肌肉生长和损伤修复的时候，肌肉干细胞被激活。激活的肌肉干细胞能够进行扩增，并分化为具有功能的肌肉细胞。由于肌肉干细胞完全不具有致瘤性，能够高效分化为有功能的肌肉细胞，并在体内具有较高的整合效率，是进行各种肌肉相关疾病细胞替代疗法的理想的种子细胞。肌肉干细胞在体外扩增困难，在体外培养超过 24 h后，丧失几乎全部的干性，移植入体内后无法定植分化为肌肉细胞。通过模拟体内微环境，我们研究组建立了肌肉干细胞在体外长期高效扩增的系统。这一系统的建立，为肌肉干细胞于肌肉相关疾病的细胞替代治疗方面的应用奠定了基础。

除了肌肉干细胞之外，还有一些细胞在体外具有肌向分化潜能。例如，肌肉间质细胞、FAPs（fibrocyteladipocyte progenitors）、side population cells、血管内皮细胞（pericytes）都在体外表现出一定的肌肉分化潜能。针对这些细胞进行肌肉相关疾病的细胞替代治疗，我们也开展了一些临床试验。这些细胞在体内是否具有肌向分化潜能，体内分化细胞的功能如何，还有待进一步研究。

2.6 细胞替代疗法在肾脏疾病治疗中的应用

慢性肾病严重危害人类健康，目前针对肾病最有效的治疗方案是肾脏移植，但是移植器官的供应远远落后于需求。

细胞替代疗法可以通过补充肾脏细胞，进而重建肾脏功能。ESCs/iPSCs均具有肾细胞分化能力，体外诱导分化形成肾前体细胞（nephron progenitorcells）和肾小管细胞。应用三维培养技术，ESCs/iPSCs可以在体外形成肾类器官。肾脏中是否存在干细胞目前还有很大的争议。我们也可以通过转分化的方法获得肾细胞。目前用于细胞替代疗法实验的主要还是由ESCs/iPSCs分化来的肾细胞。生物人工肾（bioartificial kidney，BAK）或称肾小管辅助装置（bioartificial renal tubule assistdevice，RAD）是指在高流量的、具有血液过滤装置的、空心纤维管道的内面加入一层纤维膜，经过人工合成的细胞外基质蛋白预处理，种植哺乳类（如猪）肾小管上皮细胞，这些细胞逐渐同单层细胞融合并生长，起到肾脏的作用。在狗尿毒症实验中证实，RAD具有肾脏的转运、重吸收、代谢和内分泌功能。但这一细胞治疗方案的安全性还有待评估。

2.7 细胞替代疗法在神经系统疾病治疗中的应用

细胞替代疗法为阿尔兹海默病和帕金森综合征等神经系统疾病的治疗带来了新的思路。ESCs/iPSCs可以在体外诱导分化为神经干细胞、神经元/小胶质细胞和神经滋养细胞，用于细胞替代治疗。从iPSCs诱导分化而来的神经星形胶质细胞（astrocytes）已经在 I/IIa期临床试验中用于治疗 ALS，通过向脊髓注射这些诱导分化而来的神经星形胶质细胞，来替代ALS患者体内病变的星形胶质细胞，达到治疗目的。从iPSCs分化而来的神经小胶质细胞（microglial）也在临床试验中用于治疗ALS。

从 iPSCs诱导分化而来的多巴能神经元、运动神经元、astrocytes、microglia和oligodendrocytes在大动物和临床试验中用于治疗多发性硬化症（multiple sclerosis）、阿尔兹海默病（Alzheimer’s disease，AD）、帕金森综合征脊髓损伤等神经损伤和神经退行性疾病。从iPSCs诱导分化而来的视锥和视杆细胞在细胞替代疗法中作为种子细胞治疗黄斑性病变，患者视力得到明显提高，表现出良好的疗效。

最近的一系列研究表明，细胞替代疗法不仅能够在 AD、PD等神经退行性疾病中替代病变的神经元，帮助患者恢复正常的神经元功能，而且能够应用于疯牛病等prion疾病的治疗中。由 iPSCs分化而来的神经干细胞（neuronal stem cells，NSCs）、神经祖细胞（neuronal progenitor cells，NPCs）移植入 prion疾病动物模型中，神经元的寿命和功能都得到了显著的改善，提示细胞替代疗法可以成为prion疾病治疗的新方向。

3 细胞替代疗法与基因编辑

对于很多遗传疾病来说，自体干细胞携带基因突变，无法作为细胞替代疗法的种子细胞。在理论上，基因编辑技术对遗传疾病中突变的基因进行校正可以彻底治愈所有的遗传疾病。基因校正有两种途径。一种是体内途径，即将基因编辑相关病毒或质粒直接注射入患者体内。这种策略的优点是简便易行、成本较低。早期的基因治疗多数采用这种策略。这一策略的最大隐患是可能存在安全性问题。由于相关病毒或质粒进入人体后的行为完全无法控制，可能进入错误的组织器官，可能发生错误的修改。这些副作用无法被预判，且目前也难以被控制，因而这种策略有比较大的安全隐患。此外，直接转入体内的病毒或质粒等只能瞬时表达，持续时间较短，患者可能需要进行多次注射，这更进一步增加了安全隐患。引入人体的基因校正相关外源蛋白及病毒载体上存在的外源蛋白可能会在受体中引起强烈的免疫反应，造成严重的副作用。

离体基因校正（ex vivogene therapy）技术可以有效地解决体内基因治疗所存在的上述问题。离体基因校正是指首先从患者体内分离细胞，在细胞中进行基因校正，鉴定正确之后，再将基因与功能均正常的细胞移植入患者体内。由于干细胞具有自我更新和扩增能力，因此是进行离体基因校正的最佳选择。离体基因校正是在干细胞和基因编辑技术的基础上形成的交叉融合治疗方法，其本质是利用基因校正后的健康功能干细胞进行细胞替代治疗。

由于导入体内的是细胞，细胞在体外可以进行充分的质控与质检，在体内的行为也更容易被追踪与控制，因而大大地提高了安全性。干细胞及其分化产生的下级细胞可以整合入体内，因此基因编辑后的干细胞及其衍生细胞能够在体内长期存在，理论上采用经过基因校正后的细胞进行细胞替代治疗可以永久治愈遗传疾病。此外，由于离体基因校正法中引入人体的是自体细胞，不涉及外源基因的表达，因而能够大大减轻免疫排斥反应。虽然结合基因校正的细胞替代疗法具有多种优越性，但是也有成本高、耗时长的缺点。另外，这一方法的最大技术瓶颈在于很多成体干细胞在体外难以扩增和转染/感染，因此建立干细胞的规模化培养、扩增和转染/感染系统将极大地促进离体基因校正法在临床的应用。

目前，在杜氏肌营养不良患者的iPSCs中进行基因校正后，将其移植入动物模型中表现出一定的疗效。经过基因校正的HSCs已经在临床试验中用于白血病、镰形细胞贫血、地中海贫血等疾病的治疗，并表现出显著的疗效。

CAR-T疗法是另一个基因修饰后进行细胞替代治疗的例子。经过基因修饰后的 T细胞移植入肿瘤病人体内，替代患者体内丧失功能的T细胞，达到杀伤肿瘤细胞的目的。基因治疗与干细胞技术相结合，将进一步促进细胞替代疗法的发展，为人类疾病的治疗提供更多的路径和方法。

4 细胞替代治疗与免疫反应

细胞替代治疗的种子细胞移植入患者体内可能会引起受体的免疫排斥反应。特别是为了降低成本，多数治疗策略倾向于使用统一来源的“标准”细胞系制备用于细胞替代治疗的种子细胞，在移植后这些异体细胞会导致免疫排斥反应。有时移植导致的免疫反应非常强烈，甚至会危及患者生命。因而在多数细胞替代治疗中需要给患者使用免疫抑制剂。长期使用免疫抑制剂，会产生一系列副作用。因此，制备低免疫原性的种子细胞是细胞替代治疗研究中的重要方向。用自体细胞作为细胞替代疗法的种子细胞是解决这一问题的另一个策略。但是，由于自体细胞高度个性化，因此如何降低成本是需要考虑的重要问题。

除了受体的免疫排斥之外，很多疾病都会导致体内产生异常炎症微环境，从而阻碍细胞替代疗法中移植入的细胞在体内的增殖和定植。例如，DMD患者体内即存在异常的高炎症因子，如 IFNγ、IL6等炎症因子的表达水平都很高。移植入的肌肉干细胞在这些异常高水平的炎症因子作用下，产生增殖和分化障碍。因此，改善患者体内的微环境，增加细胞替代疗法所移植的种子细胞在体内的存活率，提高移植细胞的增殖、分化和定植能力，是细胞替代疗法发展过程中所必须解决的问题。

5 结语

综上所述，细胞替代疗法是在细胞生物学和干细胞生物学研究成果基础上发展起来的一种新的医疗方式。虽然目前多数细胞替代疗法还处在临床前和临床研究阶段，但是现有结果清楚地表明，这一治疗方法的发展、成熟将为现有技术带来革命性的变化。更多的深入研究和临床试验结果将帮助我们开发和鉴定更好的种子细胞，提高功能和安全性。与基因编辑等新技术的结合，将使我们获得功能更完善、抗逆能力更强的细胞，以用于细胞替代治疗。◘

（摘自《中国细胞生物学学报》2019年第4期）