細胞科普丨如何讓幹細胞療效達到最佳效果?取決於這幾點!

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就像擁有強大魔法的精靈,幹細胞在一定的條件下分化為各種不同的組織細胞,這便是幹細胞最基本的魔法————自我複製和“變身”。

在幹細胞小精靈的幫助下,身體可以輕鬆地修復損傷的機體。間充質幹細胞(mesenchymal stem cells, MSC)是幹細胞家族的成員,是一類具有自我更新,多潛能分化成多胚層起源細胞譜系的多能祖細胞。MSC可以遷移至損傷部位,發揮有效的組織修復和抗炎作用,

間充質幹細胞(MSC)是臨床應用的明星之一,已經有很多新聞報道間充質幹細胞能治療多種疾病。

如何使間充質幹細胞療效達到最佳?細胞質量、注射途徑、最佳劑量、治療時機……這些因素影響著MSC的療效。

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細胞質量

先來大概定義一下 “細胞質量” 指的是什麼?

細胞質量指單位細胞或單個細胞所對應的生物學效力;效力越高,細胞質量越好

。那麼,什麼是生物學效力(Biological Efficacy,也可以縮寫為bio-efficacy)?

效力包括強度(strength)和效果(effectiveness)兩個因素,即相同強度(一般指濃度)下所取得的效果。比如,

MSC同時具有免疫抑制和促進血管再生的功能,分別治療兩大類不同的疾病,那麼相對應的就有兩個生物學效力指標

細胞科普丨如何讓幹細胞療效達到最佳效果?取決於這幾點!

有一些引數可以反映間充質幹細胞的質量,比如細胞活率、供體特性、克隆形成能力、細胞大小、免疫抑制能力和細胞因子分泌量。

1.細胞活率(cell viability)

這個好理解。就是MSC進入人體之前,MSC針劑裡還有多少MSC是活的?

活率90%以上的細胞製劑和活率只有70%的細胞製劑,相同的疾病情況下,治療效果難免會有較大的差異。畢竟,MSC需要活著,而且還要扛過肺部的清除,才能很好地發揮治療作用。

所以,細胞活率真的很重要!

2.供體特性

供體特性包括 “供體年齡”和“供體的身體狀況”。

(1)供體年齡

供體年齡是一個很重要因素,因為來自年輕供體的MSCs似乎具有更大的活力、增殖潛力和抗氧化能力,而年齡較大的成年來源的MSC具有較低的增殖能力。

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各年齡段幹細胞數量對比圖

(2)供體的身體狀況

有不少研究證明疾病也會影響自體間充質幹細胞的功能,尤其是一些自身免疫性疾病患者,其自身骨髓的MSC出現功能異常,包括增殖速度減慢、克隆形成能力降低、免疫抑制能力下降、分泌生長因子的數量減少等等病理變化,使得患者自身骨髓MSC不適合用於自己疾病的治療。

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注射途經

1.靜脈注射(全身性輸入)

靜脈注射是最常用和最簡單的途徑,並且允許輸入大量的MSC。

注意患者使用MSC時,最好是提高肺部的血氧分壓,至少是正常氧氣含量的環境裡。

2.區域性介入注射

區域性介入注射,包括聯合生物材料的應用(例如用於矯形障礙的骨支架)、用於神經系統疾病的脊髓鞘內注射、用於呼吸系統疾病的氣管內注射,都有利於MSC避開肺部的清除。

3.氣管內注射

早產兒常伴隨著支氣管肺發育不良(BPD)的風險。一個小規模的臨床實驗驗證MSC干預早產兒BPD的可行性:9名平均妊娠25。3周的早產兒的平均體重為793克;前3名BPD患兒的MSC劑量為1X107/kg,後6名BPD患兒的MSC劑量為2X107/kg;治療7天后,支氣管分泌液中的炎症因子濃度明顯下降,呼吸嚴重程度評分改善明顯。

4.結合生物支架

幹細胞結合生物支架治療難治性疾病,尤其是神經損傷性疾病,是一個新的治療手段。

南京鼓樓醫院開展臨床研究,MSC結合膠原支架進行子宮內移植,治療子宮腔黏連,30個月後,26名患者中的10名成功受孕,8名孕婦順利產下寶寶,1名孕婦懷孕3個月,1名孕婦出現自然流產。

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最佳劑量

MSC的最佳劑量取決於不同的疾病和嚴重程度以及輸入途徑。

由於MSC和傳統藥物的特性差異巨大,具體表現至少有2點。

在MSC進入體內後,不符合傳統藥物典型的分佈和代謝模型;傳統藥物屬於被動分佈,而MSC具有主動趨化到損傷部位的功能,MSC在健康機體和疾病機體的體內分佈也不一樣。

傳統藥物的動物實驗需要多次給藥維持穩定的血藥濃度,而MSC的動物實驗常常是單次注射,以至於MSC的臨床研究也常常採取1次注射的方案。實際上,MSC的單次注射並不能取得良好的穩定的長期的治療效果,即使短期內有明顯改善。

在目前的臨床研究中,MSC的使用劑量範圍非常大,每名患者使用的MSC細胞數從四千萬個MSC到上億個MSC不等

靜脈輸入的細胞劑量相對比較穩定,常常採用每公斤體重數百萬級的MSC,即(1-10)x106/kg。靜脈輸入最高的劑量為與造血幹細胞造血幹細胞共移植的10x106/kg,按照60公斤的體重,那也是需要6億個MSC了;還有治療GVHD的8x106/kg。靜脈輸入最低的劑量出現在MSC和造血幹細胞共移植的臨床實驗中,為0。3x105/kg。

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治療時機

MSC輸入的時間也很重要:MSC應該是預防還是治療?

MSC促進糖尿病足的癒合,而且潰瘍面的癒合並不伴隨著疤痕組織的增生,這提示MSC能抑制疤痕組織增生,不僅適用於面板創傷的治療(包括整形外科),還適用於開創性手術預防術後疤痕增生,比如最常見的腹腔術後腸粘連。需要注意的是,MSC的應用時機,因為MSC並不能消除疤痕組織,只是預防疤痕組織的出現。

細胞類藥物和傳統化學藥物非常不同的一點,那就是細胞是活的,而化學藥物是死的。

MSC作為活的細胞,進入到機體,必定會與機體內的微環境相互作用。

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在病理狀態下,缺血缺氧微環境有利於MSC分泌更多的生長因子,而且炎症因子(TNF-α和IL-1β)能促進MSC分泌細胞因子(IL-1A、RANTES、G-CSF),但是總體來講,炎症環境對MSC的影響是弊大於利。因為炎症因子同樣能導致MSC死亡,炎症環境還能提高MSC的HLA-DR(MHC II類抗原)抗原的表達,增強了MSC的免疫原性,被免疫細胞所識別,加速了MSC的清除。

間充質幹細胞(MSC)的主要來源有新生兒的臍帶、胎盤以及成人的脂肪。由於沒有免疫排斥、增殖和分化能力強,成為再生醫學的“希望之星”,在疾病治療和損傷修復上扮演越來越重要的角色。

MSC具有多重功能,比如有免疫抑制功能、促進機體組織器官的修復功能、促進血管新生/再生、支援造血幹細胞的增殖和分化等,因而MSC的臨床適應症比較廣

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