干細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)建設(shè)與發(fā)展

潘興華,蔡學(xué)敏,阮光萍,朱光旭,楊建勇,龐榮清

干細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)建設(shè)與發(fā)展

潘興華,蔡學(xué)敏,阮光萍,朱光旭,楊建勇,龐榮清

針對(duì)臨床治療和軍事醫(yī)學(xué)需要，建成基礎(chǔ)與臨床緊密結(jié)合的干細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)，探討了平臺(tái)利用與發(fā)展模式，建立了一套可持續(xù)發(fā)展的運(yùn)行機(jī)制，建成了國家、地方干細(xì)胞工程技術(shù)及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。針對(duì)干細(xì)胞治療損傷和退變性疾病開展技術(shù)研究，獲得國家和地方重大科技專項(xiàng)支持,取得了一批具備轉(zhuǎn)化應(yīng)用條件的成果，培養(yǎng)出了一個(gè)具有軍地特色的省、市干細(xì)胞治療技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。目標(biāo)是創(chuàng)建再生醫(yī)學(xué)研究與應(yīng)用示范基地，實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞技術(shù)在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

干細(xì)胞；技術(shù)平臺(tái)；建設(shè)；發(fā)展

干細(xì)胞（stem cell，SC）具有自我更新和多向分化潛能，是生命體發(fā)育生長、組織細(xì)胞更新和損傷修復(fù)的種子。SC的主要功能是在生理?xiàng)l件下更新衰老死亡細(xì)胞，維持組織器官的結(jié)構(gòu)與功能，在病理性損傷的條件下參與和促進(jìn)損傷修復(fù)[1]。在組織器官嚴(yán)重受損的情況下，內(nèi)源性SC的修復(fù)作用受限，只有補(bǔ)充外源性SC才能使損傷得到完美修復(fù)。SC用于損傷、退變性疾病治療的可行性已在一些人類疾病的動(dòng)物模型治療和臨床試驗(yàn)研究中得到證實(shí)[2]。搭建SC技術(shù)平臺(tái)，開展SC技術(shù)研究，推進(jìn)SC治療技術(shù)應(yīng)用，符合重大疾病治療和軍事醫(yī)學(xué)發(fā)展需要。

1 干細(xì)胞技術(shù)的發(fā)展

對(duì)于SC的認(rèn)識(shí)已有上百年歷史，但從基礎(chǔ)到臨床歷經(jīng)了一個(gè)漫長的發(fā)展過程[3]。在上世紀(jì)60年代，科學(xué)家曾采用造血干細(xì)胞（hematopoietic stem cell，HSC）移植法對(duì)核武器傷導(dǎo)致的惡性血液病進(jìn)行試驗(yàn)性治療，但因移植排斥問題未取得成功。此后，隨著強(qiáng)力免疫抑制劑的應(yīng)用和分子生物技術(shù)用于移植配型，臨床HSC移植治療得到快速發(fā)展，目前已在大型綜合醫(yī)院廣泛開展。關(guān)于HSC之外的SC，如胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cell，ESC）、間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cell，MSC）等的研究在最近十多年才取得重大進(jìn)展。1997年，科學(xué)家利用體細(xì)胞核移植技術(shù)成功將皮膚成纖維細(xì)胞的發(fā)育時(shí)鐘撥回零點(diǎn)，并成功培育出克隆羊“多利”，提示已經(jīng)分化成熟的細(xì)胞可以“返老還童”。1998年，科學(xué)家從人類早期胚胎中成功建立ESC細(xì)胞系，這是人類SC研究的標(biāo)志性成果和重大里程碑。1999年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)成體干細(xì)胞（adult stem cells，ASC）可以跨胚層分化，打破了骨髓、神經(jīng)、肌肉等組織ASC分化的胚層限制理論。隨后，SC的研究開始向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化研究聚焦，治療各種損傷、退變性疾病的研究在全世界紛紛開展。涉及臨床應(yīng)用，ESC可塑性最強(qiáng)大，但存在倫理、安全和免疫排斥等問題；ASC存在來源不足和異體移植免疫排斥等問題。2007年以來，科學(xué)家利用轉(zhuǎn)入SC相關(guān)基因和小分子化合物質(zhì)、天然活性物誘導(dǎo)等方法，將成熟細(xì)胞轉(zhuǎn)化為ESC樣細(xì)胞，解決了ESC治療的倫理和免疫排斥問題，拓展了SC的來源，并用于視神經(jīng)損傷的臨床治療研究。2014年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，將年輕鼠的血液或MSC輸入老年鼠體內(nèi)，可使老年鼠變年輕，顯著改善神經(jīng)、腎等功能，表明SC對(duì)衰老或老年性疾病治療有積極意義。目前，國際有4700多個(gè)SC治療臨床研究方案正在進(jìn)行中，其中加拿大、韓國等的MSC治療已進(jìn)入臨床。預(yù)計(jì)SC技術(shù)在臨床上的推廣應(yīng)用，將引發(fā)臨床醫(yī)療模式變化，使疾病預(yù)防、預(yù)警和個(gè)性化治療得到充分體現(xiàn)[4]。

SC技術(shù)涉及上游、中游、下游三個(gè)方面，其中上游主要是收集、制備和儲(chǔ)存SC及相關(guān)材料，目前國內(nèi)已建成了一批臍帶HSC、MSC庫，一些SC庫的儲(chǔ)量已超過10萬人份。中游主要涉及細(xì)胞產(chǎn)品和應(yīng)用技術(shù)研發(fā)，目前已在國家層面建立了干細(xì)胞研究指導(dǎo)協(xié)調(diào)委員會(huì)，負(fù)責(zé)頂層設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)、指導(dǎo)，設(shè)置了數(shù)十個(gè)相關(guān)重大專項(xiàng)，“十三五”將繼續(xù)加大投入并實(shí)施干細(xì)胞技術(shù)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究，各省區(qū)也相繼把SC研究列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)，建設(shè)了一批干細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)室、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等，一些研究成果已具備臨床轉(zhuǎn)化的條件。下游主要是指SC在臨床上的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。除HSC外，其他SC治療技術(shù)尚處于從基礎(chǔ)走向臨床的過渡期[5]。

2 干細(xì)胞生物技術(shù)平臺(tái)建設(shè)與發(fā)展

2.1 干細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)建設(shè)科研技術(shù)平臺(tái)的內(nèi)涵是實(shí)現(xiàn)條件、人才和項(xiàng)目的有機(jī)結(jié)合[6]。我院針對(duì)軍事醫(yī)學(xué)發(fā)展和臨床疾病治療需求，按照轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的理念建立了一個(gè)以細(xì)胞治療技術(shù)研究為重點(diǎn)方向，包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室和臨床基地的干細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)。在條件建設(shè)上，我們?cè)谝延泄部蒲蟹?wù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持實(shí)用、規(guī)范、精干、共管合用的原則和做精做強(qiáng)、創(chuàng)建特色的理念，通過對(duì)現(xiàn)有設(shè)施條件進(jìn)行升級(jí)改造，整合現(xiàn)有條件和設(shè)備資源，補(bǔ)充關(guān)鍵設(shè)備,合理布局，建成了相對(duì)規(guī)范、合理的干細(xì)胞技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的總體布局按照干細(xì)胞制備、細(xì)胞質(zhì)量檢測(cè)與控制、細(xì)胞儲(chǔ)存庫、疾病模型治療研究的流程和功能定位，設(shè)置了細(xì)胞工程、分子醫(yī)學(xué)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、病理組織學(xué)和微創(chuàng)外科手術(shù)實(shí)驗(yàn)室，并配備了相應(yīng)的設(shè)備。這些實(shí)驗(yàn)室的任務(wù)是制備、儲(chǔ)存細(xì)胞，利用動(dòng)物模型評(píng)價(jià)治療效果和安全性，研究臨床技術(shù)方案和干細(xì)胞治療機(jī)制。在臨床轉(zhuǎn)化基地建設(shè)上，通過整合現(xiàn)有資源，優(yōu)化組合和責(zé)任分工，組建成多學(xué)科協(xié)作的細(xì)胞生物治療中心，負(fù)責(zé)開展臨床研究。

2.2 干細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)的運(yùn)行在干細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)的運(yùn)行中，我們堅(jiān)持以培育特色和優(yōu)勢(shì)技術(shù)為戰(zhàn)略，以成果轉(zhuǎn)化為目標(biāo)。運(yùn)行模式是以條件為支撐，項(xiàng)目實(shí)施為牽引，人才培養(yǎng)和創(chuàng)新能力提升為重點(diǎn)，以人才和成果帶動(dòng)條件建設(shè)和技術(shù)發(fā)展的思路開展工作。在平臺(tái)條件利用上，把干細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)搭建成連接基礎(chǔ)與臨床的橋梁，對(duì)該技術(shù)平臺(tái)的功能進(jìn)行了重新定位，確定了科研服務(wù)、技術(shù)研究、人才培養(yǎng)、成果轉(zhuǎn)化的階段性實(shí)施方案。在研究方向上，確定了干細(xì)胞和免疫細(xì)胞治療技術(shù)為重點(diǎn)，疾病模型創(chuàng)建、分子醫(yī)學(xué)研究為輔助，把解決技術(shù)問題作為突破口，并逐步向軍事醫(yī)學(xué)聚集。在研究內(nèi)容上，主動(dòng)從臨床疾病治療需要中尋找研究靶點(diǎn)，認(rèn)真組織聯(lián)合攻關(guān)，解決臨床疾病治療涉及的關(guān)鍵技術(shù)問題。在實(shí)際操作中，堅(jiān)持科研服務(wù)、人才培養(yǎng)和細(xì)胞治療技術(shù)研究相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)室功能定位和責(zé)任劃分明確，實(shí)驗(yàn)室各司其職，實(shí)行流程化運(yùn)行，具體工作協(xié)調(diào)統(tǒng)一、緊密配合。經(jīng)過多年實(shí)踐，逐步形成了以科研養(yǎng)服務(wù)、以成果?？蒲?、以項(xiàng)目帶動(dòng)人才和技術(shù)發(fā)展的機(jī)制。這些做法盤活了有限的資源，解決了科研平臺(tái)利用率不高、效益低下、人才流失、工作被動(dòng)等問題。在培育特色技術(shù)中，重點(diǎn)發(fā)展原創(chuàng)性技術(shù)和采取靈活多樣的模式，通過引進(jìn)、孵化等方式培育技術(shù)品牌。我們把研發(fā)與服務(wù)有機(jī)結(jié)合，開展了多項(xiàng)臨床輔助診斷、治療服務(wù)，保障了平臺(tái)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)和功能發(fā)揮。

2.3 干細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)的發(fā)展在充分調(diào)研干細(xì)胞技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，分別制定了中長期發(fā)展目標(biāo)和階段性實(shí)施計(jì)劃?？萍紕?chuàng)新平臺(tái)發(fā)展依賴于高層次創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)和項(xiàng)目實(shí)施，項(xiàng)目是學(xué)科發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新的基石。軍隊(duì)和地方的科技項(xiàng)目均不是“雪中送碳”，而是“錦上添花”，需要建立在良好的研究基礎(chǔ)之上。我們利用近10年的時(shí)間，狠抓基礎(chǔ)研究和協(xié)同攻關(guān)，使條件、隊(duì)伍和技術(shù)方面均具備了解決重大科技問題的能力。扎實(shí)的工作基礎(chǔ)和良好的愿望在“十二五”中期得到了集中體現(xiàn)，連續(xù)多年獲得了省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)，連續(xù)獲得16項(xiàng)國家、地方及軍隊(duì)科技項(xiàng)目支持，獲得研發(fā)基金近2000萬元，年均發(fā)表SCI收錄論文4～6篇，多名骨干成為軍地后備人才和研究生導(dǎo)師。通過項(xiàng)目的合理規(guī)劃和有效實(shí)施，技術(shù)平臺(tái)得到了高效利用，品牌和優(yōu)勢(shì)逐漸形成，特色和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益逐漸顯現(xiàn)。在2014年，HSC移植術(shù)、免疫細(xì)胞治療術(shù)獲得了臨床準(zhǔn)入資質(zhì)，初步實(shí)現(xiàn)了研究成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。目前還有10余項(xiàng)細(xì)胞治療技術(shù)具備轉(zhuǎn)化應(yīng)用條件，技術(shù)平臺(tái)先后被批準(zhǔn)為國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室、省級(jí)工程實(shí)驗(yàn)室、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究所聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室及市級(jí)實(shí)驗(yàn)室，目前正在努力創(chuàng)建國家級(jí)干細(xì)胞臨床研究基地。

3 干細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)的創(chuàng)新能力建設(shè)

科研平臺(tái)的創(chuàng)新能力建設(shè)是通過重大項(xiàng)目實(shí)施提高團(tuán)隊(duì)技術(shù)水平的過程，要求帶頭人要有遠(yuǎn)見卓識(shí)，既要把握方向，超前謀劃，又要科學(xué)管理；要放眼世界看前沿，建立集成創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。學(xué)科的發(fā)展完全取決于團(tuán)隊(duì)成員的敬業(yè)精神和工作水平。培養(yǎng)人才不僅是使其掌握技術(shù)，更重要的是培養(yǎng)綜合素質(zhì)，特別是團(tuán)隊(duì)協(xié)作和奉獻(xiàn)精神。在具體實(shí)踐中，我們不僅注重培養(yǎng)人才的技術(shù)專長，更重要的是調(diào)動(dòng)他們對(duì)干細(xì)胞技術(shù)研究的激情，培養(yǎng)技術(shù)是做加法，培養(yǎng)激情是做乘法。具體做法是通過請(qǐng)進(jìn)來、送出去、崗位傳幫帶等模式提升層次。在人才使用上，揚(yáng)長避短，為人才提供發(fā)揮才干的舞臺(tái)和環(huán)境，積極幫助申報(bào)項(xiàng)目、成果和爭取知識(shí)產(chǎn)權(quán)，建立激勵(lì)機(jī)制激發(fā)工作熱情，保障好政治和生活待遇，解決好個(gè)人困難和問題。通過創(chuàng)建學(xué)科文化、人文關(guān)懷、樹立模范等方式，建立拴心環(huán)境。團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)了組建、磨合、壯大、成長等階段，聚集了一批基礎(chǔ)與臨床緊密結(jié)合的中青年技術(shù)專家，在地區(qū)有一定特色和影響，被同時(shí)認(rèn)定為省、市級(jí)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

我們遵循“不為我有，但為我用”，“走出去，請(qǐng)進(jìn)來”的理念，積極挖掘和利用各種技術(shù)資源，解決了條件受限、人力匱乏的問題。建立了一個(gè)相對(duì)廣泛的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)體系。先后與國內(nèi)外干細(xì)胞研究專家建立協(xié)作關(guān)系，通過項(xiàng)目合作擴(kuò)大了團(tuán)隊(duì)的國際知名度。通過建立院士工作站的方式，獲得了頂尖級(jí)專家的指導(dǎo)和幫助，提升了技術(shù)水平；通過合作承擔(dān)重大項(xiàng)目的方式，與同行建立了緊密合作關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了地區(qū)資源共享；利用博士后和研究生培養(yǎng)平臺(tái)，與國內(nèi)高校建立了人才培養(yǎng)機(jī)制，不斷提升團(tuán)隊(duì)的人才結(jié)構(gòu)層次；通過堅(jiān)持走“小規(guī)模，大聯(lián)合”，“筑巢引鳳，借雞生蛋”的路子，建成了協(xié)同創(chuàng)新體系，促進(jìn)了自身創(chuàng)新能力的提升。

4 干細(xì)胞技術(shù)在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用展望

不論是傳統(tǒng)的槍彈傷、爆震傷，還是現(xiàn)代核、化、激光、次聲、微波、電磁武器傷，特征都是多因素、多途徑、多處傷，從硬殺傷向軟殺傷發(fā)展，共同的傷情特點(diǎn)是造成從分子、細(xì)胞、組織、器官到整體的多層次損傷[7-8]。SC的自我更新和分化特性正好與戰(zhàn)傷修復(fù)治療原理和要求不謀而合，是一種相對(duì)理想的戰(zhàn)創(chuàng)傷治療策略，對(duì)減少戰(zhàn)傷致殘和組織器官功能重建將會(huì)發(fā)揮重要作用[9]。在創(chuàng)傷救治的早期急救和中期修復(fù)治療階段，SC治療可以有效抑制創(chuàng)傷誘導(dǎo)的多器官功能不全，提高機(jī)體的抗氧化應(yīng)激能力，促進(jìn)血管再生和促進(jìn)損傷修復(fù)[10]。在戰(zhàn)創(chuàng)傷的康復(fù)治療階段，SC主要以分泌細(xì)胞因子促進(jìn)損傷組織的細(xì)胞生長為主，還可與生物材料復(fù)合制備成活性材料，這種材料移植到體內(nèi)后，支架材料逐漸降解，而SC在特定的微環(huán)境中增殖和分化并修復(fù)組織器官的結(jié)構(gòu)與功能，這是一種完美的組織殘缺修復(fù)方案。隨著SC技術(shù)的發(fā)展，SC在軍事醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用將受到重視，建設(shè)干細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)，積極探討SC細(xì)胞治療復(fù)合傷、新型武器傷將成為軍事醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。

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2015-03-26）

國家科技支撐計(jì)劃（2014BI01B0）；云南省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)（2013DA004）；云南省科技創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目（2013DA004）

650032昆明,成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院細(xì)胞生物治療中心，干細(xì)胞與免疫細(xì)胞生物醫(yī)藥技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室,云南省細(xì)胞治療技術(shù)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南省干細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)室，昆明市干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

龐榮清,E-mail:pangrq2000@aliyun.com