哪种间充质干细胞类型应该用于哪些疾病?
来自特定来源的间充质干细胞是否比来自其他组织来源的间充质干细胞具有更强的作用?
近日,《Nature》的一篇综述《Stemcell-basedtherapyforhumandiseases(基于干细胞的人类疾病治疗)》给出了解答。
骨髓间充质干细胞是脑和脊髓损伤治疗的潜在良好候选者,脂肪间充质干细胞是卵巢损伤治疗和皮肤再生的潜在良好候选者,脐带间充质干细胞是肺部疾病和急性呼吸窘迫综合征治疗的潜在良好候选者。
这篇研究的结论放上了。当然这还只是一家之言。
不过目前学界对于不同来源的间充质干细胞之间的横向比较的研究比较少,这可以说是第一篇给出确定观点并公开发表在国际期刊《Nature》上的论文。
所以还是值得了解一下,为什么研究者会得出这样的结论。
间充质干细胞存在于不同的人体组织中,包括骨髓、脂肪、脐带、血液、胎盘、牙髓、羊水,甚至月经血等。
不同组织来源的间充质干细胞,在获取途径、含量、增殖,免疫调节能力和细胞因子谱分泌等方面不尽相同,对于不同疾病的治疗潜力也存在差异。
尽管目前没有研究者将多种组织来源的间充质干细胞在同一疾病、同一模型中进行综合性的对比评估,学界对于哪种间充质干细胞类型应该用于哪些疾病也没有定论。
因为似乎无论间充质干细胞来源如何,它们都对一些疾病表现出有益的效果。
但我们还是可以在基于「不同来源的间充质干细胞的临床试验的全球趋势」分析中发现一些端倪。
也就是,哪个来源的间充质干细胞在这个病上用得多,我们就认为它最管用!(注:此观点不代表茵冠生物立场)
源自「脂肪」、「骨髓」和「脐带」的间充质干细胞是人体临床试验中最常研究的间充质干细胞,那么今天我们就重点了解这三种不同组织来源的间充质干细胞各自的功效与目标疾病之间的关系。
01神经系统疾病:骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)已成为关键参与者
大脑和脊髓有限的再生能力是传统治疗神经系统疾病的障碍,如自闭症,脑瘫,中风和脊髓损伤。使用外源性干细胞源来补充或增加大脑中的干细胞群,为神经系统疾病患者带来了再生的希望。
根据移植后「康复患者的数量」和使用BM-MSCs的大规模试验中「招募的患者数量」,BM-MSCs或是治疗神经系统疾病方面具有潜在良好结果的突出细胞。
在29项注册的干细胞治疗脑卒中临床试验中,其中16项试验中使用了BM-MSCs。
脊髓损伤有26项注册的临床试验,其中16项试验主要使用扩增的BM-MSCs。
正在进行的23项干细胞治疗多发性硬化症试验中,有15项试验使用了BM-MSCs。
均超过了半数。
以上数据(来源全球最大的临床试验注册中心clinicaltrial.gov)表明,在神经系统疾病中,BM-MSCs已成为最常用的治疗细胞。使用BM-MSCs治疗神经系统疾病的结果也得到了广泛报道。
早在年,Bang等人为五名中风患者中进行了静脉输注患者自体来源的BM-MSCs。结果显示干细胞疗法安全有效,五名患者的Barthel指数(日常生活活动能力评估)有所改善。
年,Lee团队通过一项为期5年的长期随访临床试验证明BM-MSCs治疗卒中的长期安全性和有效性。参与试验的严重脑动脉区域梗死患者被随机分配到自体BM-MSCs治疗组或对照组接受治疗,并随访长达5年,监测任何病因、长期副作用和新发合并症的死亡率,结果显示:BM-MSCs治疗卒中未观察到显著副作用,同时在mRS评分降低方面表现出显著改善。
只有在BM-MSCs组中,当脑室下区损伤较小时,才观察到功能结局的改善
BM-MSCs的“干细胞生态位”的性质支持它们在神经元相关疾病中的治疗潜力。它具有产生和释放SDF-1的能力,SDF-1通过与其位于神经元膜上的受体CXCR4/7相互作用直接促进受损部位的神经保护功能。并且它还能突破血脑屏障迁移、参与轴突和功能性髓鞘再生、调节神经炎症。
但这些机制并非BM-MSCs所独有,脐带来源或脂肪来源的间充质干细胞在神经元疾病的治疗中也显示出积极的结果。
由于采集BM-MSCs时需要进行骨髓穿刺,它是一种侵入性手术,可能会带来并发症的风险,特别是在儿童和老年患者中。
而脐带间充质干细胞(UC-MSCs)的采集对人体无伤害,因此,UC-MSCs已被建议作为BM-MSCs治疗神经系统疾病的替代品。
02呼吸系统疾病:脐带间充质干细胞(UC-MSCs)可作为“现成”产品
由于脐带是出生后的医疗废弃物,可以无创采集UC-MSCs,因此UC-MSCs比脂肪来源和骨髓来源的更容易获得和培养。
与其他来源相比,UC-MSCs的主要组织相容性复合物I(MHCI)的表达较低,并且没有MHCII的表达,这可以防止免疫排斥的并发症。
UC-MSCs的再生潜力也相较其他成人来源的优越,毕竟干细胞是越年轻就越有活力的,同时UC-MSCs又不存在伦理问题。
这些优点有助于脐带间充质干细胞在肺部疾病的治疗中使用,特别是在猖獗的COVID-19(新冠病*)大流行期间,它可以作为“现成的”产品派上大用场。
新冠肺炎最关键的机制之一是细胞因子风暴的产生并最终导致免疫细胞的凋亡和衰竭。而无论哪种来源的间充质干细胞,都以其免疫调节能力而闻名,显示出减少损伤和帮助损伤后肺部恢复的潜力。
截图来源/BTV报道:临床研究,王福生院士使用间充质干细胞治疗新冠肺炎成效显著
目前共有74项相关临床试验使用了UC-MSCs(包括自体的以及同种异体的),而使用脂肪来源的只有15项,使用骨髓来源的只有11项。
年-年,医院石磊教授主导了UC-MSCs治疗COVID-19肺损伤重症患者的疗效与安全性的临床试验,这也是目前已公布的COVID-19干细胞治疗临床试验中,设计和开展最严谨、样本量最大的项目(I期例患者和II期例患者)。在给予脐带间充质干细胞后,患者肺部病变体积和肺固体成分损伤显著减少。
除此以外,许多呼吸道炎症性疾病,包括支气管肺发育不良(BPD),慢性阻塞性肺病(COPD)和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)一直是脐带间充质干细胞应用的主题。
例如,Chang等人在I期剂量递增临床试验中使用脐带间充质干细胞治疗9名早产儿,以防止支气管肺发育不良。9名早产儿均存活,只有3名发展为支气管肺发育不良;与以往相比,这些婴儿的疾病严重程度显着降低。
图源网络/BPD早产儿
目前,使用UC-MSCs治疗呼吸系统疾病的试验数量正在稳步增加。尽管脂肪来源和骨髓来源的间充质干细胞也显示出相似作用机制的治疗潜力,但UC-MSCs治疗肺部疾病的功效及影响已经深入人心。
03创伤性组织:脂肪间充质干细胞(AT-MSCs)成为潜在候选者
在过去十年中,使用AT-MSCs治疗卵巢创伤、慢性溃疡和皮肤移植再生的临床试验数量呈指数级增长,研究显示AT-MSCs治疗有助于组织愈合过程的增强,疤痕形成的减少以及皮肤结构和质量的改善。
这可能与AT-MSCs的组织来源直接相关。
同样作为中胚层谱系的干细胞,与骨髓来源和脐带来源相比,AT-MSCs可能具有最强的分化成脂肪细胞、内皮细胞、上皮细胞和肌肉细胞的能力,这在创伤性组织愈合的过程中起着至关重要的作用。
支持AT-MSCs治疗潜力的另一种机制是它们的抗炎功能,这导致促炎因子的减少,例如肿瘤坏死因子(TNF)和干扰素γ(IFN-γ),并增加抗炎因子IL-10和IL-4的产生。
年1月,韩国食品药品监督管理局(KFDA)批准Cuepistem用于治疗复杂性克罗恩病并发肛瘘,这是KFDA批准上市的首个脂肪干细胞药物。通过麻醉状态下缝合患者瘘管后,直接将细胞均匀注射到瘘管中,可延迟或不需要进行复杂肛瘘治疗手术。
图源网络/抽脂
考虑到未来的人类临床应用,抽脂手术简单且侵入性较小,是常见的美容手术之一,抽取出来的脂肪组织属于医疗废弃物,可进行废物利用从中采集脂肪间充质干细胞进行储存,等需要的时候再用,这样的方式也比较容易让人接受。
总结:
由于间充质干细胞的来源众多,间充质干细胞疗法的疾病覆盖范围非常广泛。研究者将间充质干细胞组织来源限制在:骨髓、脐带、脂肪;将疾病范围缩小到已经广泛应用干细胞疗法的三种疾病类别:神经系统、呼吸系统和组织创伤;并通过细胞治疗机制、细胞的获取来源、相关研究的数量及影响来论证了他所提出的假设。
事实上,干细胞疗法也为其他疾病带来了崭新的治疗突破,包括肝硬化、关节炎、自身免疫性疾病、心血管疾病、生育障碍等等,这些都还没有得到充分的讨论。
特定来源的干细胞治疗某种特定疾病是否比来自其他来源的具有更强的作用?目前学界还没有真正的定论。
可以确定的是,间充质干细胞为患有临床上尚未有很好的治疗办法的疾病患者打开了一扇新的大门。
但我们坚信,再生医学和干细胞疗法将受益于积极的讨论。这反过来又将大大提高我们对间充质干细胞的认识,有助于促进间充质干细胞临床应用的进程。