干細胞技術平臺建設與發展

潘興華,蔡學敏,阮光萍,朱光旭,楊建勇,龐榮清

干細胞技術平臺建設與發展

潘興華,蔡學敏,阮光萍,朱光旭,楊建勇,龐榮清

針對臨床治療和軍事醫學需要，建成基礎與臨床緊密結合的干細胞技術平臺，探討了平臺利用與發展模式，建立了一套可持續發展的運行機制，建成了國家、地方干細胞工程技術及轉化醫學重點實驗室。針對干細胞治療損傷和退變性疾病開展技術研究，獲得國家和地方重大科技專項支持,取得了一批具備轉化應用條件的成果，培養出了一個具有軍地特色的省、市干細胞治療技術創新團隊。目標是創建再生醫學研究與應用示范基地，實現干細胞技術在軍事醫學領域的轉化應用。

干細胞；技術平臺；建設；發展

干細胞（stem cell，SC）具有自我更新和多向分化潛能，是生命體發育生長、組織細胞更新和損傷修復的種子。SC的主要功能是在生理條件下更新衰老死亡細胞，維持組織器官的結構與功能，在病理性損傷的條件下參與和促進損傷修復[1]。在組織器官嚴重受損的情況下，內源性SC的修復作用受限，只有補充外源性SC才能使損傷得到完美修復。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物模型治療和臨床試驗研究中得到證實[2]。搭建SC技術平臺，開展SC技術研究，推進SC治療技術應用，符合重大疾病治療和軍事醫學發展需要。

1 干細胞技術的發展

對于SC的認識已有上百年歷史，但從基礎到臨床歷經了一個漫長的發展過程[3]。在上世紀60年代，科學家曾采用造血干細胞（hematopoietic stem cell，HSC）移植法對核武器傷導致的惡性血液病進行試驗性治療，但因移植排斥問題未取得成功。此后，隨著強力免疫抑制劑的應用和分子生物技術用于移植配型，臨床HSC移植治療得到快速發展，目前已在大型綜合醫院廣泛開展。關于HSC之外的SC，如胚胎干細胞（embryonic stem cell，ESC）、間充質干細胞（mesenchymal stem cell，MSC）等的研究在最近十多年才取得重大進展。1997年，科學家利用體細胞核移植技術成功將皮膚成纖維細胞的發育時鐘撥回零點，并成功培育出克隆羊“多利”，提示已經分化成熟的細胞可以“返老還童”。1998年，科學家從人類早期胚胎中成功建立ESC細胞系，這是人類SC研究的標志性成果和重大里程碑。1999年，科學家發現成體干細胞（adult stem cells，ASC）可以跨胚層分化，打破了骨髓、神經、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用轉化研究聚焦，治療各種損傷、退變性疾病的研究在全世界紛紛開展。涉及臨床應用，ESC可塑性最強大，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，科學家利用轉入SC相關基因和小分子化合物質、天然活性物誘導等方法，將成熟細胞轉化為ESC樣細胞，解決了ESC治療的倫理和免疫排斥問題，拓展了SC的來源，并用于視神經損傷的臨床治療研究。2014年，科學家發現，將年輕鼠的血液或MSC輸入老年鼠體內，可使老年鼠變年輕，顯著改善神經、腎等功能，表明SC對衰老或老年性疾病治療有積極意義。目前，國際有4700多個SC治療臨床研究方案正在進行中，其中加拿大、韓國等的MSC治療已進入臨床。預計SC技術在臨床上的推廣應用，將引發臨床醫療模式變化，使疾病預防、預警和個性化治療得到充分體現[4]。

SC技術涉及上游、中游、下游三個方面，其中上游主要是收集、制備和儲存SC及相關材料，目前國內已建成了一批臍帶HSC、MSC庫，一些SC庫的儲量已超過10萬人份。中游主要涉及細胞產品和應用技術研發，目前已在國家層面建立了干細胞研究指導協調委員會，負責頂層設計和協調、指導，設置了數十個相關重大專項，“十三五”將繼續加大投入并實施干細胞技術轉化醫學研究，各省區也相繼把SC研究列為戰略性新興產業發展重點，建設了一批干細胞工程實驗室、重點實驗室等，一些研究成果已具備臨床轉化的條件。下游主要是指SC在臨床上的轉化應用。除HSC外，其他SC治療技術尚處于從基礎走向臨床的過渡期[5]。

2 干細胞生物技術平臺建設與發展

2.1 干細胞技術平臺建設科研技術平臺的內涵是實現條件、人才和項目的有機結合[6]。我院針對軍事醫學發展和臨床疾病治療需求，按照轉化醫學的理念建立了一個以細胞治療技術研究為重點方向，包括基礎實驗室和臨床基地的干細胞技術平臺。在條件建設上，我們在已有公共科研服務平臺的基礎上，堅持實用、規范、精干、共管合用的原則和做精做強、創建特色的理念，通過對現有設施條件進行升級改造，整合現有條件和設備資源，補充關鍵設備,合理布局，建成了相對規范、合理的干細胞技術實驗平臺。基礎實驗室的總體布局按照干細胞制備、細胞質量檢測與控制、細胞儲存庫、疾病模型治療研究的流程和功能定位，設置了細胞工程、分子醫學、動物實驗、病理組織學和微創外科手術實驗室，并配備了相應的設備。這些實驗室的任務是制備、儲存細胞，利用動物模型評價治療效果和安全性，研究臨床技術方案和干細胞治療機制。在臨床轉化基地建設上，通過整合現有資源，優化組合和責任分工，組建成多學科協作的細胞生物治療中心，負責開展臨床研究。

2.2 干細胞技術平臺的運行在干細胞技術平臺的運行中，我們堅持以培育特色和優勢技術為戰略，以成果轉化為目標。運行模式是以條件為支撐，項目實施為牽引，人才培養和創新能力提升為重點，以人才和成果帶動條件建設和技術發展的思路開展工作。在平臺條件利用上，把干細胞技術平臺搭建成連接基礎與臨床的橋梁，對該技術平臺的功能進行了重新定位，確定了科研服務、技術研究、人才培養、成果轉化的階段性實施方案。在研究方向上，確定了干細胞和免疫細胞治療技術為重點，疾病模型創建、分子醫學研究為輔助，把解決技術問題作為突破口，并逐步向軍事醫學聚集。在研究內容上，主動從臨床疾病治療需要中尋找研究靶點，認真組織聯合攻關，解決臨床疾病治療涉及的關鍵技術問題。在實際操作中，堅持科研服務、人才培養和細胞治療技術研究相結合，實驗室功能定位和責任劃分明確，實驗室各司其職，實行流程化運行，具體工作協調統一、緊密配合。經過多年實踐，逐步形成了以科研養服務、以成果保科研、以項目帶動人才和技術發展的機制。這些做法盤活了有限的資源，解決了科研平臺利用率不高、效益低下、人才流失、工作被動等問題。在培育特色技術中，重點發展原創性技術和采取靈活多樣的模式，通過引進、孵化等方式培育技術品牌。我們把研發與服務有機結合，開展了多項臨床輔助診斷、治療服務，保障了平臺的高效運轉和功能發揮。

2.3 干細胞技術平臺的發展在充分調研干細胞技術國內外發展趨勢的基礎上，分別制定了中長期發展目標和階段性實施計劃。科技創新平臺發展依賴于高層次創新團隊建設和項目實施，項目是學科發展和技術創新的基石。軍隊和地方的科技項目均不是“雪中送碳”，而是“錦上添花”，需要建立在良好的研究基礎之上。我們利用近10年的時間，狠抓基礎研究和協同攻關，使條件、隊伍和技術方面均具備了解決重大科技問題的能力。扎實的工作基礎和良好的愿望在“十二五”中期得到了集中體現，連續多年獲得了省部級科技進步獎，連續獲得16項國家、地方及軍隊科技項目支持，獲得研發基金近2000萬元，年均發表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師。通過項目的合理規劃和有效實施，技術平臺得到了高效利用，品牌和優勢逐漸形成，特色和社會經濟效益逐漸顯現。在2014年，HSC移植術、免疫細胞治療術獲得了臨床準入資質，初步實現了研究成果的轉化應用。目前還有10余項細胞治療技術具備轉化應用條件，技術平臺先后被批準為國家地方聯合工程實驗室、省級工程實驗室、轉化醫學重點實驗室、轉化醫學研究所聯合實驗室及市級實驗室，目前正在努力創建國家級干細胞臨床研究基地。

3 干細胞技術平臺的創新能力建設

科研平臺的創新能力建設是通過重大項目實施提高團隊技術水平的過程，要求帶頭人要有遠見卓識，既要把握方向，超前謀劃，又要科學管理；要放眼世界看前沿，建立集成創新網絡。學科的發展完全取決于團隊成員的敬業精神和工作水平。培養人才不僅是使其掌握技術，更重要的是培養綜合素質，特別是團隊協作和奉獻精神。在具體實踐中，我們不僅注重培養人才的技術專長，更重要的是調動他們對干細胞技術研究的激情，培養技術是做加法，培養激情是做乘法。具體做法是通過請進來、送出去、崗位傳幫帶等模式提升層次。在人才使用上，揚長避短，為人才提供發揮才干的舞臺和環境，積極幫助申報項目、成果和爭取知識產權，建立激勵機制激發工作熱情，保障好政治和生活待遇，解決好個人困難和問題。通過創建學科文化、人文關懷、樹立模范等方式，建立拴心環境。團隊歷經了組建、磨合、壯大、成長等階段，聚集了一批基礎與臨床緊密結合的中青年技術專家，在地區有一定特色和影響，被同時認定為省、市級科技創新團隊。

我們遵循“不為我有，但為我用”，“走出去，請進來”的理念，積極挖掘和利用各種技術資源，解決了條件受限、人力匱乏的問題。建立了一個相對廣泛的創新網絡體系。先后與國內外干細胞研究專家建立協作關系，通過項目合作擴大了團隊的國際知名度。通過建立院士工作站的方式，獲得了頂尖級專家的指導和幫助，提升了技術水平；通過合作承擔重大項目的方式，與同行建立了緊密合作關系，實現了地區資源共享；利用博士后和研究生培養平臺，與國內高校建立了人才培養機制，不斷提升團隊的人才結構層次；通過堅持走“小規模，大聯合”，“筑巢引鳳，借雞生蛋”的路子，建成了協同創新體系，促進了自身創新能力的提升。

4 干細胞技術在軍事醫學領域的應用展望

不論是傳統的槍彈傷、爆震傷，還是現代核、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展，共同的傷情特點是造成從分子、細胞、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傷修復治療原理和要求不謀而合，是一種相對理想的戰創傷治療策略，對減少戰傷致殘和組織器官功能重建將會發揮重要作用[9]。在創傷救治的早期急救和中期修復治療階段，SC治療可以有效抑制創傷誘導的多器官功能不全，提高機體的抗氧化應激能力，促進血管再生和促進損傷修復[10]。在戰創傷的康復治療階段，SC主要以分泌細胞因子促進損傷組織的細胞生長為主，還可與生物材料復合制備成活性材料，這種材料移植到體內后，支架材料逐漸降解，而SC在特定的微環境中增殖和分化并修復組織器官的結構與功能，這是一種完美的組織殘缺修復方案。隨著SC技術的發展，SC在軍事醫學中的應用將受到重視，建設干細胞技術平臺，積極探討SC細胞治療復合傷、新型武器傷將成為軍事醫學研究的熱點之一。

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R 318.1

A

1004-0188（2015）08-0838-03

10.3969/j.issn.1004-0188.2015.08.009

2015-03-26）

國家科技支撐計劃（2014BI01B0）；云南省戰略性新興產業專項（2013DA004）；云南省科技創新平臺建設項目（2013DA004）

650032昆明,成都軍區昆明總醫院細胞生物治療中心，干細胞與免疫細胞生物醫藥技術國家地方聯合工程實驗室,云南省細胞治療技術轉化醫學重點實驗室，云南省干細胞工程實驗室，昆明市干細胞與再生醫學研究重點實驗室

龐榮清,E-mail:pangrq2000@aliyun.com