胚胎干细胞

　　根据2002年在《美国科学院院刊》（PNAS）上发表的一篇文章，“人类胚胎干细胞具有分化成各种细胞类型的潜力”，因此，可以用作移植或组织工程的细胞来源。”

　　然而，胚胎干细胞的应用不局限于细胞/组织工程。

　　目前的研究集中在将胚胎干细胞分化成多种细胞类型，最终用作细胞替代疗法（CRTs）。一些已经或正在开发的细胞类型包括心肌细胞（CM）、神经元、肝细胞、骨髓细胞、胰岛细胞和内皮细胞。 然而，从胚胎干细胞中获得这种细胞类型并非没有障碍，因此目前的研究侧重于克服这些障碍。例如，研究人员正在研究将胚胎干细胞分化成组织特异性心肌细胞，以及根除它们与成人心肌细胞不同的不成熟的特性。

　　研究人员已经将胚胎干细胞分化为产生多巴胺的细胞，希望这些神经元能够用于治疗帕金森氏病。 胚胎干细胞已经分化为自然杀伤细胞（NK）和骨组织。 胚胎干细胞用于治疗糖尿病的替代治疗正在研究中。例如，达穆尔等人能够将胚胎干细胞分化为产生胰岛素的细胞， 哈佛大学的研究人员能够从胚胎干细胞中产生大量胰岛β细胞。 发表在《欧洲心脏杂志》上的一篇文章描述了人类胚胎干细胞衍生心脏祖细胞的转化过程，并用于严重心力衰竭患者的临床试验。

　　除了成为器官移植的重要替代物外，胚胎干细胞还被用于毒理学领域和细胞筛选，以发现可以开发为小分子药物的新化学实体（NCEs）。研究表明，胚胎干细胞衍生的心肌细胞在体外模型中得到验证，可以用于测试药物反应和预测毒性特征。 胚胎干细胞衍生的心肌细胞已被证明对药物刺激有反应，因此可用于评估心脏毒性，如尖端扭转型室性心动过速。

　　胚胎干细胞衍生的肝细胞也是有用的模型，可用于药物发现的临床前阶段。然而，将胚胎干细胞分化为肝细胞已被证明是具有挑战性的，这阻碍了测试药物代谢的能力。因此，目前的研究集中在建立具有稳定的第一和第二阶段酶活性的全功能性胚胎干细胞衍生肝细胞。

　　几项新的研究已经开始探讨用胚胎干细胞模拟遗传疾病的概念。无论是通过基因操纵细胞，还是最近通过获得产前基因诊断（PGD）所鉴定的患病细胞系，利用干细胞模拟遗传疾病在某些方面已经获得成功。这种方法在研究诸如脆性X染色体综合征、囊性纤维化和其他没有可靠模型系统的遗传疾病方面可能非常有价值。

　　专攻胚胎和细胞遗传学(遗传细胞学)的俄裔美国医学研究者尤里·韦林斯基(YuryVerlinsky)开发了产前诊断的检测方法，比标准羊膜穿刺术早一个半月确定遗传和染色体异常。这种技术现在被许多孕妇和准父母所使用，特别是有遗传异常史的夫妇，或者超过35岁的妇女(患遗传相关疾病的风险更高)。此外，通过允许父母选择无遗传疾病的胚胎，他们有可能利用无疾病后代的细胞挽救已经患有类似疾病的兄弟姐妹的生命。

　　分化的体细胞和胚胎干细胞使用不同的策略来处理脱氧核糖核酸损伤。例如，人包皮成纤维细胞（一种体细胞）使用非同源末端连接(NHEJ)，这是一种容易出错的DNA修复过程，作为在所有细胞周期阶段修复双链断裂（DSBs）的主要途径。 由于其易出错的性质，非同源末端连接修复途径倾向于在细胞克隆后代中产生突变。

　　胚胎干细胞使用不同的策略来应对双链断裂。 因为胚胎干细胞产生一个生物体包括生殖系细胞在内的所有细胞类型，所以在胚胎干细胞中因错误的DNA修复而产生的突变比在已分化的体细胞中产生的突变更为严重。因此，胚胎干细胞需要强有力的机制来准确修复受损的基因，如果修复失败，则移除那些未修复的细胞。因此，小鼠胚胎干细胞主要通过高保真同源重组修复(HRR)来修复DSBs。 这种类型的修复依赖于两条姐妹染色体的相互作用，这两条染色体在细胞周期的S期形成，在G2期同时存在。HRR可以通过利用来自另一条姐妹染色体的完整信息来精确修复其姐妹染色体中的DSB。处于细胞周期G1期的细胞(即中期/细胞分裂后但在下一轮复制前)每条染色体只有一个拷贝(即姐妹染色体不存在)。小鼠胚胎干细胞缺乏G1期检验点，在发生DNA损伤后不会经历细胞周期停滞。 更确切地说，它们启动细胞程序性死亡(凋亡)以应对DNA损伤。 细胞凋亡可以作为一种故障安全策略，用于清除具有DNA损伤而未修复的细胞，以避免突变和癌症的发生。 与这一策略相一致的是，小鼠胚胎干细胞的突变频率比同基因型的小鼠体细胞低约100倍。

　　22009年1月23日，由人类胚胎干细胞衍生来的少突胶质细胞(大脑和脊髓的一种细胞类型)移植到脊髓损伤个体的第一阶段临床试验获得了美国食品和药物管理局(FDA)的批准，标志着世界上第一次人类胚胎干细胞的人类试验。 这项推动该领域科学进步的研究是由加州大学欧文分校的汉斯·凯尔斯特德及其同事完成的，并得到了由迈克尔·韦斯特博士创建的加利福尼亚州门罗公园Geron公司的支持。先前的一项实验表明，将人类胚胎干细胞定向诱导成少突胶质细胞后移植到脊髓受损7天的大鼠体内，之后其运动恢复状况有所改善。 第一阶段临床研究旨在招募大约8到10名截瘫患者，他们在试验开始前两周内受伤，因为必须在疤痕组织形成前注射细胞。研究人员强调，注射并不能完全治愈病人和恢复所有的活动能力。根据啮齿动物试验的结果，研究人员推测髓鞘的恢复和活动能力的增加可能会发生。第一次试验主要是为了测试该过程的安全性，如果一切顺利，希望它能促进人类更严重的伤残疾病的进一步研究。 该试验于2009年8月暂停，原因是美国食品和药物管理局担心在几个经过治疗的大鼠模型中发现少量微小囊肿，但该暂停于2010年7月30日被解除。

　　2010年10月，研究人员在亚特兰大的谢博德中心为第一个病人登记并实施了胚胎干细胞治疗。 干细胞疗法的实施者Geron公司估计，干细胞的复制和GRNOPC1疗法成败的评估需要几个月的时间。

　　2011年11月，Geron公司宣布停止试验，并出于经济原因退出干细胞研究，但将继续监测现有患者，同时试图找到一个可以继续他们研究的合作伙伴。 2013年，首席执行官迈克尔·韦斯特(Michael D. West)博士领导的BioTime公司收购了Geron公司的所有干细胞资产，宣称打算重启Gerron公司基于胚胎干细胞的脊髓损伤研究临床试验。

　　BioTime公司旗下的阿斯特里亚生物治疗公司(纽约证券交易所MKT: AST)获得了加州再生医学研究所(CIRM)授予的1430万美元战略合作伙伴奖，以重新启动世界上第一个基于胚胎干细胞的人类脊髓损伤临床试验。在加州公共基金的支持下，CIRM是世界上干细胞相关研究和开发的最大资助者。

　　该奖项为阿斯特里亚提供资金，用于在脊髓损伤受试者中重新启动AST-OPC1的临床开发，并扩大针对未来关键试验的目标人群中剂量递增的临床试验。

　　AST-OPC1是人类胚胎干细胞（hESCs）衍生而来且含有少突胶质母细胞（OPCs）的细胞群。OPCs及其成熟衍生物-少突胶质细胞为脊髓和大脑中的神经细胞提供重要的功能支持。阿斯特里亚最近公布了在神经完全性胸脊髓损伤患者中低剂量AST-OPC1的第一阶段临床试验结果。结果表明，AST-OPC1被成功地递送到损伤的脊髓部位。在AST-OPC1给药后的2-3年内，患者在详细的随访评估(包括频繁的神经系统检查和核磁共振成像)中没有显示与细胞相关的严重不良事件的证据。移植后一年对受试者的免疫监测显示没有对AST-OPC1产生抗体或细胞免疫反应。五名受试者中的四名受试者，在2-3年随访期内进行的连续核磁共振成像扫描表明，脊髓空洞可能已经减少，AST-OPC1可能在减少脊髓组织恶化方面具有一定积极作用。根据脊髓损伤神经分类国际标准(ISNCSCI)检查的评估，试验中的五名受试者没有出现意外的神经退化或改善。

　　来自CIRM的战略伙伴关系三期捐款将为阿斯特里亚斯提供资金，以支持AST-OPC1在脊髓损伤受试者中的下一次临床试验，并为阿斯特里亚斯的产品开发努力提供资金，以改进和扩大生产方法，支持后期试验并最终商业化。CIRM的资助将取决于美国食品和药物管理局对试验的批准、阿斯特里亚斯和CIRM之间最终协议的完成，以及阿斯特里亚斯在实现某些预定项目里程碑方面的持续进展。