干细胞疗法 | 4大主要因素决定干细胞可以治疗疾病

近几年,“干细胞疗法”成为一个热门话题。2007年,自“人诱导多能干细胞”被发现以来,干细胞疗法在全世界掀起一个高潮,继而“间充质干细胞”也成为研究界的新宠,科研人员使用干细胞治疗多种疾病。


那么,干细胞为什么能治疗疾病呢?

经研究表明,科研人员认为干细胞发挥治疗效果主要得益于归巢性质、低免疫原性、细胞分化和免疫调节等多种机制,并且各类分子机制并非完全独立,而是多方面因素共同发挥协同作用,使得干细胞治疗疾病成为了可能。

·归巢是基础
干细胞就好比一个GPS定位器,进入体内后可以精准到达损伤部位后履行治疗职能,这也是细胞治疗的基础。

归巢是干细胞疗法的初始环节,通常指干细胞在体内外因素的作用下定向迁移,越过毛细血管壁至受损组织并定植存活的过程。

干细胞有向受损部位趋附的趋势,这是细胞治疗的基础。举个例子,细胞修复骨关节过程中,干细胞归巢是骨形成的前提条件,只有干细胞归巢至损伤处后,进而分化为成骨细胞/软骨细胞,才能参与骨组织的修复。研究表明,骨质疏松症与干细胞的归巢密切相关。成年或者去卵巢大鼠来源的干细胞迁移能力明显降低,易导致骨质疏松;骨质疏松症患者来源的干细胞的迁移能力也存在不足。可以看出,干细胞的归巢在骨质疏松症、骨折、骨缺损等骨科疾病治疗中已起到积极的作用。

又如,移植后的干细胞受多种因子调节,可以向心肌梗死区自动归巢并发挥作用。约3%的干细胞在移植24后出现在梗死边缘区,<1%的MSCs能存活1周以上。

在临床应用中,采用不同的移植方式会影响干细胞的归巢率。现阶段常采用静脉移植,但经此方式移植的干细胞需经肺循环才能到达肾脏,在实施时必将损失一部分细胞,降低归巢率。经动脉移植可减少肺循环损失的细胞量,提高归巢率,但动脉穿刺操作难度大,容易造成不易控制的大出血。局部直接注射则可避免上述操作的缺点,但可造成局部炎症,且归巢时间较慢。因此,在移植方式的选择上,可以根据不同的研究或治疗目的进行选择。在不增加干细胞注射数量的情况下可以优化归巢策略,有助于提高疗效。

Antibody in the blood and Immunoglobulin concept as antibodies flowing inside a human body as a 3D illustration.

·低免疫原性是前提
低免疫原性如同干细胞进入人体的入门票,不至于进入体内后被免疫细胞大军消灭清除掉。免疫大军会友好地认为是自己人。

干细胞是一种未分化的前体干细胞,在外周血中不易被白细胞不相容抗原识别,提示其低免疫原性,因而在治疗中能够显著降低移植排斥,提高干细胞移植的存活率。不同组织来源的干细胞都可表现出低免疫原性和免疫调节功能。

以间充质干细胞(MSCs)为例,静息状态下的MSCs不表达主要组织相容性复合体(MHC)Ⅱ类分子,不表达或极低水平表达MHCⅠ分子及共刺激分子,这些共刺激分子的缺失使得效应性T淋巴细胞活化的第二信号丧失,T淋巴细胞无法被激活,因而MSCs逃避了同种异体反应的细胞毒性T淋巴细胞和NK细胞的攻击,获得移植宿主的免疫豁免。正因低免疫原性,让MSCs在同种异体移植研究过程中能发挥作用。

·分化是基本特性
干细胞分化成新的组织细胞,替换受损组织细胞,这是组织修复的重要步骤之一。

干细胞具有自我更新和多向分化潜能,它就像人体的建设者,从一个受精卵发育成一个可爱的宝宝。干细胞从未分化的状态,可以“成长”为带有各种功能的细胞:皮肤细胞、心肌细胞、神经细胞。

诱导干细胞向髓核分化,可用于修复椎间盘退行性变;干细胞定向分化视网膜色素上皮,治疗年龄相关性黄斑变性;成体干细胞诱导分化为运动神经元,用于神经系统病变疾病;干细胞分化为甲状腺细胞,用于桥本甲状腺炎的治疗等。

已有报道证实干细胞进入体内后分化为新的细胞。成人心肌细胞几乎没有再生能力,脐带间充质干细胞(hAMSCs)可以分化为心肌细胞。动物实验证实,将hAMSCs移植入心肌梗死的大鼠后,hAMSCs进入心脏并分化为心肌样细胞。所以hAMSCs成为心脏再生治疗的一种理想的治疗方法,用于治疗严重心力衰竭。

·免疫调节是关键
干细胞分化成新的组织细胞,替换受损组织细胞,这是干细胞疗法组织修复的重要步骤之一。

干细胞可明显抑制T淋巴细胞的活化、增殖和细胞因子分泌,显著上调Treg细胞比例,干扰B淋巴细胞成熟和抗体分泌,抑制NK细胞的功能,影响树突状细胞的成熟等;可通过直接接触、分泌可溶性因子而作用于体内免疫细胞,或趋化至炎症部位发挥免疫调节作用,表现出强大的抗炎效应。

一项MSCs治疗系统性红斑狼疮(SLE)的荟萃分析,共纳入 8 项研究,共213例患者。结果显示,MSC可降低SLE 疾病活动评分和蛋白尿水平,改善补体 C3 水平。MSC通过免疫调节作用起效,改善疾病的活动程度、蛋白尿和补体水平。

此外,干细胞通过旁分泌机制分泌多种细胞外基质、细胞因子、生长因子及生物活性蛋白,发挥营养支持、抗纤维化和抗氧化应激等功能。

正因干细胞有这么多独特功能,使得干细胞疗法成为可能。科研人员已用临床试验证明了干细胞的疗效。干细胞疗法在各种疾病中有着巨大应用前景。干细胞疗法可以干预统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、帕金森、抗移植物宿主病、肝病、卵巢早衰,乃至糖尿病等疾病。
——本文由乐土生命科技整合发布