程柯現任美國北卡州立－北卡教堂山大學生物醫學工程系的終身教授，北卡州立大學生物治療實驗室主任、比較醫學研究所副所長，長期致力于干細胞及其衍生物、生物材料在疾病治療中的轉化醫學研究。近年來，程柯團隊在Nature子刊、ACS Nano、Circulation Research等期刊發表多篇學術論文成果，在干細胞醫療領域的幾個主要技術難題方面有所突破。近日，生物探索采訪到了程柯教授，邀請其評述現今干細胞應用的主要問題、最新進展、以及未來的前景。
一直以來，以干細胞為核心的再生醫學、轉化醫學是很多疾病的新希望。得益于其自我復制、多向分化的潛能，干細胞被醫學界譽為“萬用細胞”。但是如何將這些不同于普通分子藥物的活體細胞走向臨床，真正造福于更多的患者？這是很多科研工作者努力的方向。
遠在大洋彼岸的程柯教授就是其中一員，他和團隊專注于利用干細胞及其衍生物治療心血管和肺部疾病。就在上周（1月10日），課題組在《Nature Biomedical Engineering》期刊在線發表了一篇題為“Targeted repair of heart injury by stem cells fused with platelet nanovesicles”的研究，揭示了一種促進干細胞靶向修復受損心臟的新策略。
最新研究，“靶向”受損心肌
心肌梗死會引起心臟的大面積損傷，逐步發展為心力衰竭。干細胞是促進梗死心臟心肌再生的有效方法，但是缺乏治療靶向性。早在2014年，程柯團隊將針對心梗標志物的抗體，黏附于干細胞表面使其靶向受損心肌。雖然干細胞的心肌存留率和治療效果得到提升，但是抗體靶向面臨成本高、炎癥風險大、窗口期短等局限。所以，他們將目標轉向機體內可靶向損傷血管內皮的血小板。
“考慮到活性血小板大量聚集會引發心梗，所以我們僅僅利用血小板膜上的粘附分子（而非血小板本身）修飾干細胞。” 采訪中，程柯教授解釋道，“這一研究的核心在于將血小板感知損傷的能力賦予給干細胞，增強其靶向性，從而提高干細胞的修復效果。”
逐一應對，干細胞治療3大技術挑戰
心血管疾病是全球頭號死因，每年因為這一疾病而死亡的人數遠超過其他疾病，然而治療手段卻相對有限。干細胞是心臟、血管損傷修復的熱門材料，但是單純的干細胞治療面臨著很多挑戰。采訪中，程柯教授結合近幾年課題組研究成果，詳細梳理了該領域面臨的主要技術問題以及相應的解決策略：
據悉，程柯團隊即將在《Stem Cells Translational Medicine》期刊發表一篇綜述，解析目前干細胞治療心血管疾病領域面臨的挑戰以及解決方案。
挑戰一：細胞注射后在心臟內的存留率／植入率低
“注射24小時后，患者體內干細胞的存留率低于5%。”為解決這一問題，程柯團隊采用生物材料（水凝膠）包裹干細胞， 提升后者在心臟組織中的存留。通過近3年的努力，程柯教授與合作的國際團隊開發了一種廉價型合成水凝膠封裝心臟干細胞，為干細胞提供良好的生長環境，在不影響干細胞生長因子釋放的前提下，大大提升了細胞的存留率。這一研究成果于2017年發表在《ACS Nano》期刊。
挑戰二：經血管注射后，缺乏對病灶器官的靶向性
“利用血小板，解決的就是靶向性問題。”程柯解釋道。除了血小板之外，他和團隊還從物理（磁力介導）、生物（抗體標志）等多個途徑入手，為干細胞“安裝導航”，使其靶向心臟受損區域。這些研究成果發表在《Nature Communications》和《Biomaterials》等期刊。
挑戰三：致瘤／宿主的免疫排斥反應
“干細胞屬于活性藥物，在機體內存在很多不確定性，有致瘤的可能。如果應用的是非自身干細胞，還面臨免疫排斥的風險。”另外，干細胞在保存、運輸方面遠遠復雜于普通的藥物。針對這些問題，程柯教授希望找到干細胞修復組織的關鍵性因子，利用它們人工合成干細胞，克服天然干細胞的局限性。這些研究成果發表在《Nature Communications》和《Circulation Research》（封面）等期刊。
程柯課題組成員合照
把握“源頭”，跨越臨床轉化難關
干細胞在疾病治療、再生修復領域的潛能有目共睹，但是因為“機理不清晰，質控難度大”，在臨床應用、產業轉化方面進度緩慢。程柯認為，干細胞臨床轉化面臨多種困局，包括公眾對干細胞認識匱乏、干細胞非法治療亂象叢生等。不過，好在近兩年一些利好政策的出臺，將有助于干細胞治療產業在中國有序、規范地發展。
截至目前，全球共批準8個干細胞藥物，中國并未在其列。當談及這一差距時，程柯認為，這背后意味著機遇和無限的可能。如何抓住契機、趕超前沿？答案在“源頭”——科研工作者在提出臨床申請前，必須在基礎研究和臨床前（動物）研究層面做足功課，對自己所研發的干細胞產品有一個全面而深入的了解。
“干一行、愛一行”，扎根干細胞領域
干細胞近十年發展迅猛，以其為核心的再生醫學有望成為繼藥物治療、手術治療之后的第三代醫療手段。回憶自己與干細胞結緣的歷程，程柯教授笑言：“并沒有特別的故事，只是很自然的‘干一行、愛一行’。”
正是這一簡單的初心，從博士畢業后，程柯教授就一直圍繞干細胞轉化和臨床應用進行相關研究，也曾負責過干細胞臨床實驗中IND（新藥臨床試驗申請）的撰寫工作。
數十年的“摸爬滾打”讓程柯教授體會到，無論是科研人員，還是政府官員，在這一領域大家都是 “摸著石頭過河”。“FDA需要從專家學者那里得到最新的知識，同時又要反過來監管他們的臨床申請。這之間其實是一種合作關系。”程柯教授覺得這一體會讓他印象深刻。
此外，一篇新研究的發表意味著一種醫療手段的新選擇，雖然距離真正的臨床應用還很遠，但是很多患者會主動與文章作者聯系，詢問臨床試驗進展。這種對疾病的無奈、對生命的渴望讓程柯教授備受感觸，“這是對科研工作者的一種鞭策！”他如此認為。
展望2018，希望與期待并進
干細胞研究與人類健康關系密切，這一方向幾乎牽扯所有生命科學和生物醫學領域。程柯教授在平日的研究中，常常從癌癥治療、生物材料等周邊領域獲取“靈感”。他相信，多學科交叉是產生新點子的溫床，并希望青年學者不要局限于自己的方向，要多開闊視野，從中獲得啟發。
采訪最后，探索君讓程柯教授展望下對“2018年新的規劃和期待”，他的回答簡單而精煉：“首先，希望團隊開發出更多提升干細胞治療效率的新工具，為領域提供新的思路。其次，期待能在干細胞、外泌體治療心肺疾病的臨床應用方面取得新的突破。我們有幾個IND和pre-IND正處于準備提交的階段，希望今年能得到FDA的批復。”