|个人中心 | 退出 | 登陆 | 注册 | 订阅
未完成

常德华:世界首创细胞膜片技术的临床应用及产业化前景

2016-11-11 15:45 | 作者: 常德华 来源:中国企业家网 京东方

【中国企业家网】2016年11月8日,主题为“开放两端 芯屏气/器和”的京东方全球创新伙伴大会(BOE IPC·2016)在北京举行。健康服务分会场,京东方再生医学研究院的院长、大阪医学院教授常德华发表“世界首创细胞膜片技术临床应用及产业化前景”主题演讲,分享了再生医学的临床应用以及它的产业化。

轮播图-剩余分会14

以下为演讲实录:

各位嘉宾、各位朋友,下午好!今天非常高兴来到这里跟大家分享再生医学的临床应用以及它的产业化。

我们都知道在80年代,组织工程学提出这个概念跟理论就是MIT的老师跟哈佛大学的,就是医工结合,他提出了这样一个崭新的理念,所以当时利用软骨组织在老鼠背上做出了这个耳朵,在美国已经轰动了,从此不同领域进行组织工程学的研究,首先比如说像这些血管,以及皮肤的研究等等,很多都已经应用在临床。

再生医学是一个什么概念呢?它主要是从人体的细胞,提出一些细胞,然后在外面进行培养,培养细胞再进行扩增,然后把它做成3D,然后再移植到人体。但是这有一个缺点,就是说有一些细胞会流失,所以我们就用一个细胞膜片的技术,这样一个Cell sheet技术,然后再移植到心脏里面,去修复受损的组织,这是我们所倡导的组织工程学的一个概念。

这里我主要讲的是日本首创了一个细胞膜片技术,叫做Cell Sheet技术,主要应用于角膜的再生,以及心脏的修复,还有早期食道癌切除以后,再狭窄的修复,包括齿龈的再生以及肺漏气的修补,这些已经在日本应用于临床。一般细胞跟细胞之间有很紧密的连接,我们想得到单个的细胞,我们往往是用一些消化酶把细胞都消化成单个的细胞,这样就会破坏细胞的机制,就会影响细胞。我们称这种Cell Sheet是一个崭新的Cell Sheet技术。这个技术应用的是一个原理,就是一种智能培养皿上面会铺一层高分子的物质,这种高分子的物质有亲水性跟疏水性,在亲水性的时候,这种高分子物质链是伸展的。但是当37度的时候,高分子链会团缩成团状,我们利用这样的一个反应,在低温下,投入高分子链的反应来收获Cell Sheet。

现在展示的就是高分子链,在38度的时候,高分子链就团缩成团状,但是这个反应是可逆的,比如37度以上,团缩成团状,把它降温的话又会伸展,待会儿有一个视频给大家看可能会更明白一些。这个就是智能培养皿的表面,表面就把刚才的高分子种植在这个表面上,现在37度,高分子链是团缩成团状,现在20度的话,就会伸展,然后我们把细胞种植在这个上面,我们知道细胞培养的时候是37度,所以这个细胞就会在上面增殖,就会铺面整个培养皿,然后我们就把它降温,就收获这样一个Cell Sheet,这样一个Cell Sheet的好处是什么?在Cell Sheet的背面有细胞外机制,相当于是一个胶水一样,移植在脏器上面就不用再缝合了,这是它的优势。这是我们收获的从骨髓来的一个Cell Sheet,这种Cell Sheet可以应用于各种各样的组织,根据你所需要的。

这个展示就是Cell Sheet低Touch的过程,刚才讲的,在37度的时候,细胞就铺满了,降到20度的时候,Cell Sheet就可以完全地很顺序地收割。这个是根据不同的细胞来源,基本上在30分钟以内将完成这样的一个Cell Sheet的低Touch的过程。

Cell Sheet有什么用处呢?我们现在经过20多年的研究,我们有一些已经应用于临床的实验,首先是角膜的再生,比如说像这些上皮组织的损伤,比如一些碱性的烧伤,还有像这些症候群,针对这样的病人,我们就会取口腔黏膜上皮细胞,它是分两种,如果这个病人两个眼睛双目失明的话,我们就取口腔黏膜上皮细胞,取2×2的组织,在细胞外进行扩张,做成Cell Sheet,然后覆盖在作为角膜移植。但是如果是它一侧失明,另外一侧是健康的话,我们就取它健康的,这个地方有一些干细胞,取出这样一个组织以后,也是在外面细胞进行培养、进行扩增,做成Cell Sheet以后完成这样的一个移植。这个实际上就是一个Cell Sheet的回收过程,因为Cell Sheet很薄,所以我们用一个圆形的东西把它粘在上面,然后你可以看到Cell Sheet就把它粘起来了。大家可以看到,这中间就是一个Cell Sheet,粘起来以后,我们就把受损的角膜就把它切除掉,然后把刚才的自体的Cell Sheet移植在上面。然后再把周围的这些组织切掉。

刚才讲了,因为Cell Sheet的下面有很多黏结蛋白,就是细胞外机制,当它移植以后,你就不需要再缝合了,它就很快地,在30分钟以内,它可以完全完成跟组织的Touch。所以你可以看到,这是手术前,甚至有一些病人进到手术室的时候,他都是拄着拐杖薄着进来的,但是当Cell Sheet移植完了以后,当灯打开以后,患者一下就会有反应,所以你可以看到术前跟术后,他的视力都有明显的改变。

这个就是大阪大学医学院眼科的教授Prof Nishita,已经在2014年的报道上报道了。这边是术后的病人,这边是术前的病人,可以看到做得非常成功,并且这些病人三四年以后,他的视力仍然能够保持很好的视力。

另外一项应用在早期食道癌切除以后,因为用了奥林巴斯试镜切完食道以后容易引起再狭窄,比如两周以后就容易引起再狭窄,这是早期食道癌切除以后,我们就用一个特殊的方法,把Cell Sheet放在这个上面,通过内视镜无创地贴在创面。这些是没有贴Cell Sheet的食道癌早期切除以后引起再狭窄的病人,而这些贴了Cell Sheet以后,就会防止这些再狭窄,所以它是一个对食道癌早期,食道癌切除,预防它再狭窄的一个很好的措施。

另外我们想,Cell Sheet,单个Cell Sheet有这样的用途,但是我们想做一个三维的组织的话,我们需要把多层的Cell Sheet做成一个多层的,这样的话,叠加在一起,它是不是会工作,这是很重要的。比如像心肌细胞的Cell Sheet叠加在一起的话,它能不能在一起工作?比如把Cell Sheet的A跟B叠加在一起的话,它之间细胞膜上的膜蛋白之间的钙离子的通道有没有改变?它会不会工作?这个也是我们所关注的。我们就把Cell Sheet A跟B两个叠加在一起,我们发现30分钟以后,上面的Cell Sheet A跟B的膜蛋白都能各就各位,并且它们之间有一些离子通道的一些信息的传递,这就证实了我们将来要把Cell Sheet叠在一起做三维组织的话,它是可以工作的。这个是实际上我们把Cell Sheet A跟B两个叠加起来,可以看到这是他们之间的连接,在30分钟之后,他们有电信号的传递,这个是非常重要的,因为Cell Sheet贴到心脏上的时候,它能不能跟心脏共同地跳动,这是很重要的,加入贴在心脏上,不能跟心脏调动的话,它就是我们讲的心律不齐。所以当我们把Cell Sheet A跟B插上两个电极的时候,我们可以看到它有同步的电的活动,这就再次证实了Cell Sheet,当它叠加在一起的时候,它也是可以工作的。另外我们就会用一些免疫染色,因为细胞膜上都有膜蛋白,我们会把Cell Sheet A跟B,一个是用银光标记的一些细胞,另外是没有标记的,可以看到在它们之间这种红点就是一种膜蛋白,它们之间有信号的传递。

这个我们看到了,就是用心肌细胞,四层的心肌细胞把它叠加在一起,我们可以得到一个这样的跳动的组织,这个跳动组织很重要,就是说我们除了做Cell Sheet,我们还要做组织,我们最后一定要做器官,完成真正的器官的移植,去解决我们现在得不到很多,比如说心脏移植我们得不到脏器,去解决这样一个实际的问题。另外就是说我们还想,这个Cell Sheet我们怎么能把它养起来?我们就想把它种植在,比如动物实验上,我们可以把它种植在有血管的部位,比如老鼠背上,老鼠背上三层三层的,比如我们第一天先叠三层先放上去以后,血管就给了它营养以后,第二天再放三层,也许你会说干脆一下放十层好了,但是十层不行,因为在体外营养不够,所以十层基本上是不能存活的,在体外三层是可以存活的,存活以后把它移植到生物体内,当它形成新的血管以后我们把另外三层再反复叠加。这样最终我们就可以得到一个,在老鼠背上又可以得到另外一个跳动的心脏。

这个是我们把组织,把它取出来以后,刚才把跳动的组织取出来以后,是这样一个将近有一个毫米的组织,所以一个毫米虽然很薄,但是比起刚才的Cell Sheet已经厚了很多了,这样已经是一个三维的组织,三维的组织就意味着我们将来,就是进一步我们可以做器官了。比如我们把毛细血管做好,把瓣膜做好,把心肌做好,把它组织在一起,将来一个心脏就可以制作出来。

在90年代初,我们都知道前些时候全世界都很风行打注射干细胞,不管什么都注射干细胞,最早一个法国的老师,心脏外科的老师Dr Phillippe,也是我们的好朋友,利用骨髓移植来的干细胞,还有骨髓肌来的细胞注射到干细胞,有一部分有用,有一部分没有用,效果不确定,因为什么呢?因为注射以后,注射的面积没有办法控制,注射的深度也没有办法控制,所以它会有很多的问题,因为打的时候看不清,有的时候可能就损伤了它的一些传导的通路,另外就是说打了以后,它顺着血液循环就到别的脏器,比如到肺里面。所以为了解决这个问题,我们就用Cell Sheet的技术,用大腿的骨骼肌由来的干细胞在体外,刚才用智能培养皿,做成Cell Sheet以后,我们为了多增加它的功能,我们进行反复叠加,然后贴在他心梗的部位,来治疗缺血性的心脏病,这个应用主要是在2004年由大阪大学,也是我现在的Boss,就是Prof Y Sawa,骨骼肌由来的干细胞做成Cell Sheet里治疗扩大性心肌病,因为扩大型心肌病治疗办法普通是靠心脏移植,但是大家都知道供体现在很难找到,所以我们想用再生医学的方法,用他自体的干细胞来治疗扩大型心肌病。

我们也做了一些动物实验,我们看到,比如说用心肌细胞,因为你要做临床的时候,首先要完成小动物跟大动物的实验。并且我们可以看到Cell Sheet移植以前的心脏很大,这种心脏收缩起来没有力量,当Cell Sheet移植以后,心脏就缩小,心室壁就增厚,来增加心脏的输出率。并且我们也做了一些大动物的实验,比如说像,这些就是心梗,比如说我们常常指的心梗以后,心肌细胞会纤维化,染色的时候会染成蓝色,当然这个是大动物。然后我们把Cell Sheet移植上以后,就看到室壁增厚,这是做了一些组织切片,进一步证实Cell Sheet贴上去以后会使心室壁增厚。什么原理呢?它主要是,还不是完成心肌细胞的再生,因为它是干细胞,所以干细胞的Cell Sheet贴上去以后,它可以通过这些干细胞释放一些血管生成因子。这些血管生成因子生成的话会促进一些习惯的生成,就等于外来的Cell Sheet跟宿主的心肌细胞,心脏的血管他们之间手拉手形成了一个血管网来营养这部分缺血坏死的心肌组织。

这个就是一个模拟图,从患者的大腿的骨骼肌取出这样一块肌肉,一般是五克,然后在体外进行培养,然后做成Cell Sheet,它就不断地从Cell Sheet里面释放一些血管生成因子,来促进血管的生成,现在主要还是血管的生成,还不是一种心肌细胞的再生。

这个技术已经在日本很成熟,并且应用于临床实验,就是取患者的骨骼肌干细胞,然后在体外进行培养,做成Cell Sheet,然后贴在心脏的表面,一般我们会贴四张,可以看到术前心脏很大,术后心脏明显地缩小,心脏的收缩力明显增加。

(播放VCR)

常德华:这个是第一例日本NHK所报道的,在2004年第一例手术的患者。这个病人是扩大型心肌病的病人,他在等待着心脏移植,他就觉得原来这种方式很不方便,戴一个这样的东西。在超洁净的环境(CPC实验室)控制在百级,做成这样一个Cell Sheet,而细胞的来源是来源于病人的大腿的骨骼肌。这个Cell Sheet因为很薄,所以我们就用一个网状的东西把它回收,回收了以后就贴在患者的心脏,把它贴带心脏的表面,把他心脏左室整个包了一下,移植完了以后,就把上面网状的东西移掉。所以Cell Sheet就留在心脏的表面。手术很顺利地就完成了。三个月以后,当记者来采访这个病人的时候,病人CT的检查,术前术后有明显的变化,这是做了活检,一些心肌细胞的改变。因为这个病人是取自身的细胞,所以他也不存在着免疫反应。当然会有一些急性的炎症反应,所以这个病人就把他人工心脏脱掉了,用他自身的干细胞来治疗扩大型心肌病。这例报道是在2004年,直到今天这个病人还很健康地活着。所以他认为像在做梦一样,终于可以回家了,他说没有比这更好的事情。

另外,Cell Sheet怎么回收?它也是一项技术,我们就用了一个像印章一样的,比如说当它降温以后,第一张回收起来以后,我们就把它盖在第二张上面,这样反复地,你可以收获多层的Cell Sheet。因为印章上面有凝胶,所以把凝胶去除以后,你就可以得到这样一个Cell Sheet,所以当你移植的时候,也许这种多层比那种单层Cell Sheet的作用好一些,当然它所需要的细胞量也大。并且这种多层我们也经过免疫染色,我们也可以看到层与层之间,它都紧密地相连,因为我们比较担心的就是说你做了很多层,但是层与层之间有缝隙也不行的,所以我们经过这些免疫染色,我们就看到层与层之间结合得很紧密。

另外,我们以前都是手工制作,手工制作因人而异,因条件不同,所以每次做出来的再生医学的产品就是不能标准化,所以我们在这个基础上进行了一个组织工厂的研究和开发。

(播放VCR)

常德华:自动化工厂里面所有的都是机器人自己自动地进行细胞液体的更换以及细胞的耕种以及Cell Sheet的制作。然后就用这种印章式的,一层一层把Cell Sheet收割起来,最终我们可以得到这样一个多层的Cell Sheet,然后把它移植到心脏上面,这是第一代组织工厂的诞生,现在在大阪大学我们又已经开发了第二代,第二代比起第一代,它的体积更小、更实用。

另外,我想跟大家分享一下,日本有关《再生医学法》,因为再生医学产品不同于药,也不同于医疗器械,所以日本就针对再生医学产品,它有一个《再生医学法》,《再生医学法》具体是怎么样治理的呢?比如说Cell Sheet在去年2015年9月拿到日本的FDA的认证,它就说你在Cell Sheet移植的过程中,只要确定了它的安全性,然后你就可以拿到FDA,拿到FDA以后,在今后的5年之内做30例进一步确定它的有效性就可以普及了,但是在拿到FDA的时候你就已经可以用保险,这是日本《再生医学法》,所以它称之为比如说Cell Sheet心脏,我们称它为Heart Sheet,但是有条件的,必须从2015年以后的五年之内再完成30例来证实它的有效性就可以普及了。

所以我们就想利用世界首创的Cell Sheet的技术,在治疗各种各样的疾病,各种各样组织的再生的同时,我们不断地开发,能够做出更有厚度的组织,在体外,将来为器官的再生做好准备。另外,我们就是要推动一些产业化的发展,这些所谓的Cell Sheet也好,Cell Sheet的三维组织也好,我们都希望在一个这样组织工厂里面把它的质量能够恒定。然后也通过这种组织工厂能够带动产业的发展,所以在这里生产出来的,当然这些生产一定还是在这种超洁净的CPC的实验室里面生产,生产完了以后,我们可以把它及时地送到医院,用于各种脏器的修复,用于真正意义上的组织的再生。

我们希望在京东方我们就做这样一个基地跟实验室,我们做出来的再生医学的产品,我们希望能够不断地送向国内的所有的医院,不仅是中国,我们希望亚洲,甚至世界上,我们把我们的再生医学产品送到第一线,送到病人那里,去为社会做贡献。我们知道任重而道远,希望大家能够跟我们一起合作,一起努力。

谢谢。

  • 分享到: Baidu搜藏 转贴到开心网 分享到QQ空间

专栏

何振红

《中国企业家》杂志社社长

马吉英

《中国企业家》高级记者,关注汽车、...

黄秋丽

《中国企业家》主笔,关注地产等领域

萧三匝

《中国企业家》高级编辑,关注思想、...

周夫荣

《中国企业家》记者