[发明专利]生产心肌细胞或心血管细胞的方法

说明书

本发明是2003年12月15日提交的发明名称为“用于产生体细胞的细胞系统”的第200310123357.0号中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明是关于细胞体系及产生体细胞的方法。

背景技术

许多临床上常见的慢性神经退化疾病，如帕金森氏症、阿兹海默症、亨丁顿氏症及肌萎缩性脊髓侧索硬化症，都是由于中枢神经系统(CNS)中的神经细胞退化及死亡造成的结果。神经细胞不像表皮及肝脏细胞，无法快速地再生。虽然CNS中的干细胞在正常及神经细胞受损的情况下都可复制及分化，但其复制速度相当慢，且分化成神经细胞的比例非常低。CNS中大部分的干细胞会分化成神经胶质细胞，因而无法挽救神经退化疾病。

神经细胞移植提供一个治疗神经退化疾病的方向，研究人员已试着在活体外及活体内从不同的干细胞产生神经细胞。一般相信干细胞具有某些特性，包括自我更新、多潜能性、增殖、长寿及分化。在临床的应用上，胚胎、脐带血及骨髓是最普遍的人类干细胞来源。在胚胎中可治疗中枢神经系统病变的干细胞主要是神经干细胞及囊胚的胚胎干细胞(R.L.Rietze et al.，2001，Nature 412；736-739)。研究也指出为了修还脊髓创伤，以胚胎干细胞(J.W.McDonald et al.，1999，Nature Medicine 5：1410-1412)或神经干细胞(Q.L.Cao et al.，2001，Experimental Neurology 167：48-58)移植后，这些细胞主要分化成星细胞及寡树突细胞，极少数转变为神经细胞。除了取得困难、移植后的生存率不高及转变为神经细胞的比例极低外，胚胎组织的移植也因为宗教、法律及道德争议而受到阻碍。

借由直接植入脐带血中的造血干细胞以治疗受损神经细胞仍有待研究。然而，活体外模式显示，脐带血中的造血干细胞培养在含有0.001％的β-巯基乙醇(βME)培养基中可转型成神经细胞的前趋物，其中10％的细胞可进一步被诱导而分化成神经细胞及神经胶质细胞(J.R.Sanchez-Ramos et al.，2001，Experimental Neurology171：109-115；及Y.Ha et al.，2001，Neuroreport 12(16)：3523-3527)。由于脐带血干细胞转变成神经细胞的比例相对地较低，因此脐带血的应用及研究主要集中在血液疾病。

骨髓中含有造血干细胞，其提供红血球、血小板、单核细胞、颗粒细胞及淋巴细胞前趋物的持续来源。此外，骨髓也含有达到非血液组织干细胞标准的细胞。已有报告指出，老鼠成熟骨髓中的造血干细胞可分化成脑中的微神经胶质细胞及大神经胶质细胞(M.A.Eglitis et al.，1997，Proc.Natl.Acad.Sci.94：4080-4085)。骨髓基质中的非造血干细胞被称为骨髓基质细胞(BMSC)或骨髓间叶细胞。BMSC在活体外可分化成骨生成细胞、软骨生成细胞、脂肪生成细胞、肌纤维生成细胞及其它系统(M.F.Pittenger et al.，1999，Science284：143-147及B.E.Petersen et al.，1999，Science 284：1168-1170)。最近，BMSC已被报告可在活体内分化为神经细胞(S.A.Azizi et al.，1998，Proc.Natl.Acad.Sci.95：3908-3913；及G.C.Kopen et al.，1999，Proc.Natl.Acad.Sci.96：10711-10716)。

以上所有产生神经细胞的多能性细胞都有一个共通的问题：这些细胞大部分都分化成神经胶质细胞(星状细胞、寡树突细胞等)而非神经细胞。只有在BMSC的活体外培养发现BME在神经分化上有显著的效果，其可诱导80％的培养BMSC分化成神经细胞(D.Woodbury et al.，2000，Journal of Neuroscience Research 61：364-370)。然而，BME对蛋白质具有毒性而不适用于人体(K.White et al.，1973，Journal of pharmaceutical Sciences 62：237-241)。因此仍需要开发新的多功能细胞来源用于产生神经细胞。

数十年来有数百万人受到心脏损害而使心肌细胞死亡。心脏受损区域形成疤痕组织而损害心脏的功能。尽管治疗方法有进展且对疾病病理学的基础的了解有显著地增进，每年因心血管疾病死亡的人数尚未降低到令人满意的程度。因此，心血管研究人员持续寻找再生心肌细胞，希望能发现替换受损心脏组织的方法。