多能性干细胞自体移植有望治疗色素脱失性疾病

来源：BioArt

点评 | 林洋平（日本理化学研究所）、项蕾红（复旦大学）、王忠（美国密歇根大学）

黑素细胞（Melanocyte）的数量减少或功能缺失将引起色素脱失性疾病，如白癜风等【1】。由于影响美观，患者易产生抑郁、焦虑等不良情绪，导致生活质量下降，严重者可伴发精神心理疾病，影响学习、工作和社交等社会性功能。黑素细胞自体移植是治疗白癜风的有效方法之一【2】，但通常较难获取足够数量、保持较高增殖活性并适合移植的黑素细胞。日本诺贝尔奖获得者山中伸弥教授发明的诱导多能性干细胞（即iPS细胞)具有无限增殖潜能和多向分化能力，在再生医学的移植治疗领域具有广阔的应用前景，然而多能性干细胞诱导分化而来的黑素细胞在体内的组织再构建能力和安全性问题此前尚未获得有效验证。

2019年时4月9日，江苏大学郑允文课题组、李遇梅课题组联合中国科学院上海生命科学研究院惠利健课题组在Cell Reports上发表文章Therapeutic potential of patient iPSC-derived iMelanocytes in autologous transplantation，利用白癜风患者皮肤细胞生成诱导多能性干细胞并扩增诱导分化为黑素细胞，在移植入裸鼠体内后重建的毛囊组织中长期维持其正常功能。

本研究利用白癜风患者色素脱失部位的皮肤细胞生成自体iPS细胞，通过高效独特的三维诱导分化培养技术获得了大量具有高增殖能力和体内整合功能的黑素细胞。转录组测序分析表明，与正常黑素细胞相比，患者iPS由来的诱导黑素细胞可能涉及白癜风发病机制相关的多个信号通路。

为了验证这些细胞在体内移植后的功能维持，研究人员借助免疫缺陷鼠的毛囊重构模型，证实了iPS细胞由来的黑素干细胞和成熟黑素细胞可以分别整合至小鼠毛囊的隆凸部和毛球部，同时将黑素颗粒正常传递并生成黑色毛囊，其整合效率高于普通成熟黑素细胞。而这些整合部位为人类黑素干细胞和成熟黑素细胞的正常生理性分布区域。此外，iPS细胞由来黑素细胞在小鼠体内移植后的存活及功能维持可达7周以上，而在长达2个多月的观察期间，无致瘤性表现。

此项研究不仅首次揭示了iPS细胞由来的诱导黑素细胞在体内的长期功能性维持状况，也为今后个体化细胞移植治疗提供可靠的细胞源和治疗策略。此项成果的成功推广和积极临床转化，可为黑素脱失疾患带来革命性的治疗手段。更进一步，有关色素脱失的发病机制极其复杂，有遗传背景、氧化应激、药物反应等，本研究为将来揭示色素脱失的发病机制提供了非常好的研究模型，同时也为研究其他难治性疾患提供了可鉴之处。

据悉，江苏大学医学院博士研究生刘莉萍为本研究的第一作者，江苏大学再生医学研究院郑允文博士、江苏大学附属医院皮肤科李遇梅博士、中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所惠利健博士共同通讯作者。

参考文献

1. Ezzedine, K., Eleftheriadou, V., Whitton, M., and van Geel, N. (2015). Vitiligo. Lancet 386, 74–84.

2. Mulekar, S.V., and Isedeh, P. (2013). Surgical interventions for vitiligo: an evidence-based review. Br. J. Dermatol. 169 (Suppl 3), 57–66.

专家点评

林洋平（HAYASHI, Youhei，日本理化学研究所筑波生物资源研究中心“iPS细胞高次特性解析开发研究组”研究员，曾在加州Gladstone研究所山中伸弥教授实验室接受博士后训练，专攻患者iPS细胞研究）

白癜风患者由来的iPS细胞，在培养条件下诱导向黑素样细胞方向分化，并移植入小鼠皮肤组织内，进一步构建功能性表皮与毛囊，具突破性意义，这将对与白癜风及黑素细胞相关联的疾病研究起到强力的推动作用。利用此模型也可以筛选化妆品，降低因使用化妆品而导致的黑皮症与白癜风等的发生率。

项蕾红（复旦大学附属华山医院皮肤科，长期从事皮肤黑素细胞研究的相关领域知名教授）

白癜风的传统治疗策略主要为：减少黑素细胞的破坏并促进其新生。而干细胞技术则带来了再生医学治疗的新概念，既往已有学者尝试胚胎干细胞、胚胎神经嵴干细胞、成体毛囊神经嵴干细胞、真皮干细胞、及皮肤成纤维细胞来源的iPSC等“种子”来新生黑素细胞，但均以小鼠和健康人为取材对象。能否以更符合临床实际的患者为对象，以及干细胞来源黑素细胞在体内的组织重建与功能表达，此前尚没有确切答案。

李遇梅教授团队及其合作者用白癜风患者皮损来源的成纤维细胞诱导生成iPSC，再采用改良法高效分化获取黑素细胞。这些细胞在形态、分子表型、黑素合成能力上都与正常黑素细胞高度相似。更进一步，这些干细胞来源黑素（前体）细胞在过继转移后能归巢到毛囊的隆突（干细胞龛）、毛乳头等部位，预示着它们能重建和恢复毛囊的“色素系统”，并长久色素化。从临床实际出发，结合干细胞与再生医学研究的新方法探索黑素细胞新生的方法和机制是个有益的尝试。

王忠（美国密歇根大学医学院组织器官形成中心）

这项技术是白癜风个性化再生移植治疗领域的重大突破，期待早日转化此项研究成果，应用于临床，并推广到其它医学医疗研究领域。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.03.046