Human trials to seek breakthroughs against Parkinson’s and other incurable diseases. 

Scientists are close to starting human trials to prove whether they can reverse-engineer a sick person’s cells to develop personalized treatments to cure currently incurable diseases. These lab-cultured stem cells hold the promise of reversing or stopping the uncontrollable shaking of Parkinson’s Disease, the encroaching darkness of macular degeneration and the weakening beats of a damaged heart. In patients with Parkinson’s, neurons die and lose the ability to make the chemical dopamine, leading to erratic, uncontrollable movements. Aspen Neuroscience Inc., a startup based in San Diego, will test if the newly injected cells can mature into dopamine producers, stopping the debilitating symptoms of this incurable disease, says Damien McDevitt, the company’s chief executive officer. Tests in animals have shown promise, the company says. Aspen Neuroscience is one of several groups planning human tests of treatments with stem cells created by reverse engineering a patient’s own cells back to a stem-cell state. These “induced pluripotent stem cells,” or iPS cells, behave similarly to embryonic cells in that they can grow into any type of cell. Researchers are hoping they can grow a patient’s own iPS cells into an array of healthy cells to treat diseases that now have no cure. Among them, a team at the National Institutes of Health is leading a trial begun in 2019 to treat macular degeneration, a leading cause of vision loss, using eye tissue grown from samples of a patient’s blood. A trial at the Mayo Clinic this year will surgically implant heart tissue grown from a patient’s skin cells, in an effort to treat congenital heart disease. These early clinical trials will be “proof of principle” tests of an idea that stem-cell biologists have long chased, says Rudolf Jaenisch, a stem cell biologist at the Whitehead Institute and the Massachusetts Institute of Technology who did pioneering work in genetics in the 1980s and ’90s. Dr. Jaenisch says using iPS cells produced from patients isn’t yet practical as a treatment because of the time and costs involved, but the initial crop of trials is valuable. “We have to figure out: Does this work at all?” This novel approach, unlike similar trials using stem cells from embryos, begins with blood or skin cells taken from a patient that are transformed into stem cells through lab processes. They are then grown into specialized cell types, such as eye tissue, heart cells or neurons. While it is expensive and time-consuming to grow reparative tissue in this way, scientists hope it will reduce the chance that the tissue will be rejected by the body’s immune system, as it originates from the patient. The researchers acknowledge there are risks to implanting tissue derived from stem cells. Unwanted cell types or tumor-forming cells could grow in the place of the target tissue. Also, a small chance remains that a patient’s body would reject the implanted tissue. For years, stem cell-research used embryos created through in vitro fertilization at fertility clinics and donated by couples for research or fetal tissue obtained from abortions. However, the source material for these cells is limited, and there are legal constraints on U.S. government funding. The field of regenerative medicine got a boost in 2006, when stem-cell biologist Shinya Yamanaka, working at Japan’s Kyoto University, identified a handful of genes that seemed to roll back the clock on adult mouse cells, transforming them into their embryonic state. Now, advances in stem-cell science have enabled researchers to precisely and reliably transform adult cells. They have found the right combination of growth factors, proteins and molecules to deliver to the cells, mimicking the environment in which they develop in a fetus. And they have refined protocols—sequencing cell genomes, or analyzing which proteins the cells are making—to determine whether their lab grown tissue is the right type and error-free. “We had all the pieces we needed,” says Jeanne Loring, a stem-cell biologist at the Scripps Research Institute in La Jolla, Calif., and co-founder of Aspen Neuroscience. “It really was a matter of just doing it over and over and over again.” Still, progress has been slow. The groups working with patient-derived iPS cells (also known as autologous cells) say it takes months to create and test the tissue to treat a single patient using their methods. “When iPS cells were first reported, I was thinking, ‘This is going to be in the clinic within 10 years,’' says Paul Knoepfler, a stem-cell biologist at the University of California, Davis. “But obviously, it’s a much longer process.” Dr. Yamanaka, who won the Nobel Prize in 2012 for the creation of iPS cells and is now also with the Gladstone Institutes in San Francisco, says growing customized tissue for each patient using their own cells would be an ideal application of the technology. But the cost and time involved led him to pivot to a slightly different approach. One of the first trials of autologous iPS cells involved an elderly woman in Japan with age-related macular degeneration. She received a transplant of retinal cells cultured from her own skin cells in 2014. A year later, her visual acuity hadn’t improved or worsened and there were no serious side effects, according to a report published in the New England Journal of Medicine. Dr. Yamanaka, who was part of the team, says it opted to use donor cells in a wider follow-up trial with patients with this eye disorder. The CiRA Foundation in Japan, where he is a director, has created a bank of iPS cells generated from donors, making them available for research and clinical trials. This cuts down the time it takes to get tissue, but patients receiving these cells typically need medication to prevent rejection. Costs for the treatments with iPS cells are high. Estimates range from about $100,000 to close to $1 million per patient. Researchers say costs would drop if the treatments succeed and become widely used. At the Mayo Clinic this year, Tim Nelson, associate professor of medicine and molecular experimental pharmacology, will begin a trial with his team that involves surgically injecting lab-grown cardiac tissue— sourced from the patients’ skin cells—in people with congenital heart disease. It is a test to measure if the new tissue will strengthen weak muscle for a condition that typically requires a heart transplant, says Dr. Nelson, who is also a cofounder of a research nonprofit called HeartWorks. “We’re onto this phase in the next decade to really see this field, this technology, blossom into practical realities,” Dr. Nelson says. A group based at the National Institutes of Health last year surgically implanted engineered retinal tissue into a patient with advanced “dry” age related macular degeneration. Cells in the retina fail in people with this disease, leading to blurred sight and loss of vision. The retinal tissue grown by the NIH team begins with a blood draw, says Kapil Bharti, a stem-cell biologist at the NIH’s National Eye Institute, in Bethesda, Md., who is leading the research. He says his team has developed a way to reliably grow retinal cells from stem cells by adding a precise combination of reagents in a specific sequence. The team hopes to enroll more patients this year to test the safety of the procedure in 12 people. From blood draw to surgery, the process takes about six months, Dr. Bharti says. One challenge was that past recipes to direct the growth of stem cells into tissue were imperfect, Dr. Bharti says. Cell lines went rogue to grow unwanted cell types, or grew tumors. The NIH team says it has refined those steps in its engineering of retinal tissue. “Our success rate for this protocol is over 95%,” Dr. Bharti says. He says he won’t comment on the results in patients until a few more have had the procedure.

.آزمایشهای انسانی برای یافتن پیشرفتهایی در برابر پارکینسون و سایر بیماریهای صعبالعالج 

دانشمندان در آستانه آغاز آزمایشهای انسانی برای اثبات اینکه آیا میتوانند سلولهای فرد بیمار را مهندسی معکوس کنند تا درمانهای شخصیسازی شده برای درمان بیماریهای صعبالعالج فعلی را توسعه دهند، نزدیک هستند. این سلولهای بنیادی کشتشده در آزمایشگاه، نوید معکوس کردن یا توقف تکانهای غیرقابل کنترل بیماری پارکینسون، تاریکی فراگیر دژنراسیون ماکوال و تضعیف ضربان قلب آسیبدیده را دارند. در بیماران مبتال به پارکینسون، نورون ها می میرند و توانایی ساخت ماده شیمیایی دوپامین را از دست می دهند که منجر به حرکات نامنظم و غیرقابل کنترل می شود. دیمین مکدویت، مدیر اجرایی شرکت میگوید یک استارتآپ مستقر در سن دیگو، آزمایش خواهد کرد که آیا سلولهای تازه تزریق شده ،.Inc Neuroscience Aspen میتوانند به تولیدکنندگان دوپامین بالغ شوند و عالئم ناتوانکننده این بیماری العالج را متوقف کنند. این شرکت میگوید آزمایشها یکی از چندین گروهی است که در حال برنامهریزی آزمایشهای Neuroscience Aspen. روی حیوانات امیدوارکننده بوده است انسانی برای درمان سلولهای بنیادی ایجاد شده با مهندسی معکوس سلولهای خود بیمار به حالت سلولهای بنیادی است. این مانند سلولهای جنینی رفتار میکنند، زیرا میتوانند به هر نوع سلولی رشد ،iPS« سلولهای بنیادی پرتوان القایی« یا سلولهای خود بیمار را به مجموعهای از سلولهای سالم برای درمان بیماریهایی که اکنون iPS کنند. محققان امیدوارند که بتوانند سلولهای هیچ درمانی ندارند، تبدیل کنند. در میان آنها، تیمی در مؤسسه ملی بهداشت، آزمایشی را برای درمان دژنراسیون ماکوال، یکی از علل اصلی از دست دادن بینایی، با استفاده از بافت چشم رشد یافته از نمونههای خون بیمار، در سال 2019 هدایت میکنند. آزمایشی که در کلینیک مایو امسال انجام شد، بافت قلب رشد یافته از سلولهای پوست بیمار را بهمنظور درمان بیماریهای مادرزادی قلبی به روش جراحی کاشت. رودولف یانیش، زیستشناس سلولهای بنیادی در موسسه وایتهد و موسسه فناوری ماساچوست که در دهه 1980 کار پیشگامی در زمینه ژنتیک انجام داد، میگوید: این آزمایشهای بالینی اولیه، آزمایشهای »اثباتی بر اصل« ایدهای هستند تولید شده iPS میگوید استفاده از سلولهای Jaenisch که زیستشناسان سلولهای بنیادی مدتها دنبال آن بودند. و دهه 90 دکتر از بیماران به دلیل زمان و هزینههای درگیر هنوز به عنوان یک درمان عملی نیست، اما محصول اولیه آزمایشها ارزشمند است. "ما باید بفهمیم: آیا این اصال کار می کند؟" این رویکرد جدید، بر خالف آزمایشهای مشابه با استفاده از سلولهای بنیادی جنین، با خون یا سلولهای پوستی گرفته شده از بیمار آغاز میشود که از طریق فرآیندهای آزمایشگاهی به سلولهای بنیادی تبدیل میشوند. سپس آنها به انواع سلول های تخصصی مانند بافت چشم، سلول های قلب یا نورون ها رشد می کنند. در حالی که رشد بافت ترمیمی به این روش پرهزینه و زمان بر است، دانشمندان امیدوارند که احتمال دفع بافت توسط سیستم ایمنی بدن را کاهش دهد، زیرا منشأ آن از بیمار است. محققان اذعان دارند که کاشت بافت مشتق شده از سلول های بنیادی خطراتی دارد. انواع سلول های ناخواسته یا سلول های تشکیل دهنده تومور می توانند در محل بافت هدف رشد کنند. همچنین، احتمال کمی وجود دارد که بدن بیمار بافت کاشته شده را پس بزند. برای سالها، تحقیقات سلولهای بنیادی از جنینهایی که از طریق لقاح آزمایشگاهی در کلینیکهای باروری ایجاد شده و توسط زوجها برای تحقیقات یا بافت جنینی که از سقط جنین بهدست میآیند، اهدا میکردند، استفاده میکرد. با این حال، منبع منبع برای این سلول ها محدود است و محدودیت های قانونی برای بودجه دولت ایاالت متحده وجود دارد. رشته پزشکی بازساختی در سال 2006 ،زمانی که شینیا یاماناکا، زیستشناس سلولهای بنیادی، که در دانشگاه کیوتو ژاپن کار میکرد، چند ژن را شناسایی کرد که به نظر میرسید ساعت را روی سلولهای موش بالغ به عقب برمیگرداند و آنها را به حالت جنینی خود تبدیل میکردند. اکنون، پیشرفتهای علم سلولهای بنیادی، محققان را قادر ساخته است تا سلولهای بالغ را بهطور دقیق و قابل اعتماد تبدیل کنند. آنها ترکیب مناسبی از فاکتورهای رشد، پروتئین ها و مولکول ها را برای تحویل به سلول ها، شبیه سازی محیطی که در آن در جنین رشد می کنند، یافته اند. و آنها پروتکل های اصالح شده ای دارند - توالی ژنوم های سلولی، یا تجزیه و تحلیل پروتئین هایی که سلول ها می سازند - تا تعیین کنند که آیا بافت رشد یافته آزمایشگاهی آنها نوع مناسب و بدون خطا است یا خیر. جین لورینگ، زیستشناس سلولهای بنیادی در موسسه تحقیقاتی اسکریپس در الجوال، کالیفرنیا و یکی از بنیانگذاران علوم اعصاب آسپن، میگوید: »ما تمام قطعات مورد نیاز خود را داشتیم. "این واقعا فقط انجام آن را بارها و بارها و بارها انجام می داد." با این حال، پیشرفت کند بوده ً مشتق از بیمار )که به عنوان سلولهای اتولوگ نیز شناخته میشوند( کار میکنند، میگویند که iPS است. گروههایی که با سلولهای ساخت و آزمایش بافت برای درمان یک بیمار با استفاده از روشهای آنها، ماهها طول میکشد. پل نوپفلر، زیستشناس سلولهای برای اولین بار گزارش شدند، فکر میکردم: »این ظرف iPS بنیادی در دانشگاه کالیفرنیا، دیویس، میگوید: »زمانی که سلولهای 10 سال آینده در کلینیک قرار خواهد گرفت«. اما بدیهی است که این فرآیند بسیار طوالنیتر است.« دکتر یاماناکا که در سال 2012 شد و اکنون در مؤسسه گالدستون در سانفرانسیسکو نیز حضور دارد، میگوید رشد iPS برنده جایزه نوبل برای ایجاد سلولهای بافت سفارشی برای هر بیمار با استفاده از سلولهای خود، کاربرد ایدهآل این فناوری خواهد بود. ولی هزینه و زمان درگیر باعث شد تا او به سمت رویکردی کمی متفاوت برود. یکی از اولین آزمایشات سلولهای iPS اتولوگ شامل یک زن مسن در ژاپن مبتال به دژنراسیون ماکوال وابسته به سن بود. او در سال 2014 پیوندی از سلولهای شبکیه را دریافت کرد که از سلولهای پوست خودش کشت شده بود. طبق گزارشی که در مجله پزشکی نیوانگلند منتشر شد، یک سال بعد، حدت بینایی او بهبود یا بدتر نشد و عوارض جانبی جدی نداشت. دکتر یاماناکا، که بخشی از این تیم بود، میگوید که استفاده از سلولهای اهداکننده را در یک کارآزمایی پیگیری گستردهتر با بیماران مبتال به این اختالل چشمی انتخاب کرده است. بنیاد CiRA در ژاپن، جایی که او مدیر است، بانکی از سلولهای iPS تولید شده از اهداکنندگان ایجاد کرده است و آنها را برای تحقیقات و آزمایشهای بالینی در دسترس قرار داده است. این امر زمان الزم برای گرفتن بافت را کاهش میدهد، اما بیمارانی که این سلولها را دریافت میکنند برای جلوگیری از رد شدن نیاز به دارو دارند. هزینه های درمان با سلول های iPS باال است. برآوردها از حدود 100000 معموالً دالر تا نزدیک به 1 میلیون دالر برای هر بیمار متغیر است. محققان می گویند در صورت موفقیت این درمان ها و استفاده گسترده، هزینه ها کاهش می یابد. در کلینیک مایو امسال، تیم نلسون، دانشیار پزشکی و فارماکولوژی تجربی مولکولی، آزمایشی را با تیم خود آغاز خواهد کرد که شامل تزریق جراحی بافت قلبی رشد یافته در آزمایشگاه - که از سلولهای پوست بیماران منشأ میگیرد - در افراد مبتال به بیماری قلبی مادرزادی است. . دکتر نلسون، که همچنین یکی از بنیانگذاران یک موسسه تحقیقاتی غیر انتفاعی به نام Works Heart است، می گوید: این آزمایشی برای اندازه گیری اینکه آیا بافت جدید ماهیچه های ضعیف را برای شرایطی که نیاز به پیوند قلب دارد، تقویت می کند یا خیر است. دکتر نلسون میگوید: »ما در دهه آینده وارد این مرحله میشویم تا واقعاً معموالً شاهد شکوفایی این حوزه، این فناوری به واقعیتهای عملی باشیم. گروهی مستقر در مؤسسه ملی بهداشت سال گذشته با جراحی بافت مهندسی شده شبکیه را در بیمار مبتال به دژنراسیون ماکوال مرتبط با سن "خشک" پیشرفته کاشته کردند. سلول های شبکیه در افراد مبتال به این بیماری از کار می افتند که منجر به تاری دید و از دست دادن بینایی می شود. کاپیل بهارتی، زیستشناس سلولهای بنیادی در مؤسسه ملی چشم NIH در Md، Bethesda ،میگوید که بافت شبکیه رشد کرده توسط تیم NIH با خونگیری آغاز میشود. او میگوید تیمش با افزودن ترکیبی دقیق از معرفها در یک توالی خاص، راهی برای رشد قابل اعتماد سلولهای شبکیه از سلولهای بنیادی ایجاد کرده است. این تیم امیدوار است امسال بیماران بیشتری را برای آزمایش ایمنی این روش در 12 نفر ثبت نام کند. دکتر بهارتی میگوید از خونگیری تا جراحی، این فرآیند حدود شش ماه طول میکشد. دکتر بهارتی میگوید یک چالش این بود که دستورالعملهای قبلی برای هدایت رشد سلولهای بنیادی به بافت ناقص بود. ردههای سلولی برای رشد انواع سلولهای ناخواسته یا رشد تومورها سرکش شدند. تیم NIH می گوید این مراحل را در مهندسی بافت شبکیه خود اصالح کرده است. دکتر بهارتی می گوید: »نرخ موفقیت ما برای این پروتکل بیش از 95 درصد است. او میگوید تا زمانی که چند بیمار دیگر این عمل را انجام ندهند، در مورد نتایج بیماران اظهار نظر نمیکند