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决定干细胞治疗效果的几点重要因素

发布时间:2019-10-21 15:30:32点击量:182

  干细胞就像拥有强大魔法的精灵,干细胞在一定的条件下分化为各种不同的组织细胞,这便是干细胞最基本的魔法————自我复制和“变身”。

  在干细胞的帮助下,身体可以轻松地修复损伤的机体。间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSC)是干细胞家族的成员,是一类具有自我更新,多潜能分化成多胚层起源细胞谱系的多能祖细胞。MSC可以迁移至损伤部位,发挥有效的组织修复和抗炎作用,


  间充质干细胞(MSC)是临床应用的明星之一,已经有很多新闻报道间充质干细胞能治疗多种疾病。


  如何使间充质干细胞疗效达到最佳?细胞质量、注射途经、最佳剂量、治疗时机……这些因素影响着MSC的疗效。


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  细胞质量

  先来大概定义一下 “细胞质量” 指的是什么?


  细胞质量指单位细胞或单个细胞所对应的生物学效力;效力越高,细胞质量越好。那么,什么是生物学效力(Biological Efficacy,也可以缩写为bio-efficacy)?


  效力包括强度(strength)和效果(effectiveness)两个因素,即相同强度(一般指浓度)下所取得的效果。比如,MSC同时具有免疫抑制和促进血管再生的功能,分别治疗两大类不同的疾病,那么相对应的就有两个生物学效力指标。


 

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  有一些参数可以反映间充质干细胞的质量,比如细胞活率、供体特性、克隆形成能力、细胞大小、免疫抑制能力和细胞因子分泌量。


  1.细胞活率(cell viability)


  这个好理解。就是MSC进入人体之前,MSC针剂里还有多少MSC是活的?


  活率90%以上的细胞制剂和活率只有70%的细胞制剂,相同的疾病情况下,治疗效果难免会有较大的差异。毕竟,MSC需要活着,而且还要扛过肺部的清除,才能很好地发挥治疗作用。所以,细胞活率真的很重要!


  2.供体特性


  供体特性包括 “供体年龄”和“供体的身体状况”。


  (1)供体年龄


  供体年龄是一个很重要因素,因为来自新生儿脐带组织的间充质干细胞相较成人骨髓或脂肪来源的间充质干细胞更原始、增值分化能力更强,成年人随着年龄的增长,自体间充质干细胞的数量和活性逐渐减弱。

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  (2)供体的身体状况


  有不少研究证明疾病也会影响自体间充质干细胞的功能,尤其是一些自身免疫性疾病患者,其自身骨髓的MSC出现功能异常,包括增殖速度减慢、克隆形成能力降低、免疫抑制能力下降、分泌生长因子的数量减少等等病理变化,使得患者自身骨髓MSC不适合用于自己疾病的治疗。


  注射途经

  1.静脉注射(全身性输入)


  静脉注射是最常用和最简单的途径,并且允许输入大量的MSC。


  注意患者使用MSC时,最好是提高肺部的血氧分压,至少是正常氧气含量的环境里。


  2.局部介入注射


  局部介入注射,包括联合生物材料的应用(例如用于矫形障碍的骨支架)、用于神经系统疾病的脊髓鞘内注射、用于呼吸系统疾病的气管内注射,都有利于MSC避开肺部的清除。


  3.气管内注射


  早产儿常伴随着支气管肺发育不良(BPD)的风险。一个小规模的临床实验验证MSC干预早产儿BPD的可行性:9名平均妊娠25.3周的早产儿的平均体重为793克;前3名BPD患儿的MSC剂量为1X107/kg,后6名BPD患儿的MSC剂量为2X107/kg;治疗7天后,支气管分泌液中的炎症因子浓度明显下降,呼吸严重程度评分改善明显。


  4.结合生物支架


  干细胞结合生物支架治疗难治性疾病,尤其是神经损伤性疾病,是一个新的治疗手段。


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  南京鼓楼医院开展临床研究,MSC结合胶原支架进行子宫内移植,治疗子宫腔黏连,30个月后,26名患者中的10名成功受孕,8名孕妇顺利产下宝宝,1名孕妇怀孕3个月,1名孕妇出现自然流产。

  最佳剂量

  MSC的最佳剂量取决于不同的疾病和严重程度以及输入途径。


  由于MSC和传统药物的特性差异巨大,具体表现至少有2点。


  ①在MSC进入体内后,不符合传统药物典型的分布和代谢模型;传统药物属于被动分布,而MSC具有主动趋化到损伤部位的功能,MSC在健康机体和疾病机体的体内分布也不一样。


  ②传统药物的动物实验需要多次给药维持稳定的血药浓度,而MSC的动物实验常常是单次注射,以至于MSC的临床研究也常常采取1次注射的方案。实际上,MSC的单次注射并不能取得良好的稳定的长期的治疗效果,即使短期内有明显改善。


  在目前的临床研究中,MSC的使用剂量范围非常大,每名患者使用的MSC细胞数从四千多个MSC到上亿个MSC不等。


  静脉输入的细胞剂量相对比较稳定,常常采用每公斤体重数百万级的MSC,即(1-10)x106/kg。静脉输入最高的剂量为与造血干细胞造血干细胞共移植的10x106/kg,按照60公斤的体重,那也是需要6亿个MSC了;还有治疗GVHD的8x106/kg。静脉输入最低的剂量出现在MSC和造血干细胞共移植的临床实验中,为0.3x105/kg。


  治疗时机

  MSC输入的时间也很重要:MSC应该是预防还是治疗?

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  MSC促进糖尿病足的愈合,而且溃疡面的愈合并不伴随着疤痕组织的增生,这提示MSC能抑制疤痕组织增生,不仅适用于皮肤创伤的治疗(包括整形外科),还适用于开创性手术预防术后疤痕增生,比如最常见的腹腔术后肠粘连。需要注意的是,MSC的应用时机,因为MSC并不能消除疤痕组织,只是预防疤痕组织的出现。


  细胞类药物和传统化学药物非常不同的一点,那就是细胞是活的,而化学药物是死的。


  MSC作为活的细胞,进入到机体,必定会与机体内的微环境相互作用。


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  在病理状态下,缺血缺氧微环境有利于MSC分泌更多的生长因子,而且炎症因子(TNF-α和IL-1β)能促进MSC分泌细胞因子(IL-1A、RANTES、G-CSF),但是总体来讲,炎症环境对MSC的影响是弊大于利。因为炎症因子同样能导致MSC死亡,炎症环境还能提高MSC的HLA-DR(MHC II类抗原)抗原的表达,增强了MSC的免疫原性,被免疫细胞所识别,加速了MSC的清除。


  间充质干细胞(MSC)的主要来源有新生儿的脐带、胎盘以及成人的脂肪。由于没有免疫排斥、增殖和分化能力强,成为再生医学的“希望之星”,在疾病治疗和损伤修复上扮演越来越重要的角色。


  MSC具有多重功能,比如有免疫抑制功能、促进机体组织器官的修复功能、促进血管新生/再生、支持造血干细胞的增殖和分化等,因而MSC的临床适应症比较广。


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