间充质干细胞(MSC)是一类早期未分化细胞,具有自我更新、自我复制、无限增殖及多向分化潜能等特点,可通过分泌细胞因子,减少炎症、减少组织细胞凋亡、促进内源性组织器官的干祖细胞增殖及进行免疫调节,从而作为种子细胞达到修复组织器官的效果。连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能,医学界称为“万用细胞”。
间充质干细胞的基本特性包括:
1)强大的增殖能力和多向分化潜能:在适宜的体内或体外环境下分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌细胞、神经细胞、肝细胞、内皮细胞、基质细胞等多种细胞的能力。
2)免疫调节功能:通过细胞间的相互作用及产生细胞因子干扰树突状细胞功能并抑制T细胞的增殖及其免疫反应,从而发挥免疫重建的功能。
3)来源多样、取材方便,易于分离、培养、扩增和纯化,多次传代扩增后仍具有干细胞特性。
间充质干细胞疾病治疗基础
①多向分化:具有强大的增殖能力和多向分化潜能;
②免疫调节:免疫原性低,有免疫调节功能,使用不引起免疫排斥反应,且可抑制排斥反应;
③数量丰富:各组织中含量丰富,易于采集。
④繁殖力强:经体外培养可达10亿个,供多次使用。
⑤安全可靠:基因稳定,不易突变,多次传代扩增后仍具有干细胞特性。
⑥适用面广:适用范围广泛,几乎可用于治疗所有的组织损伤、衰老及退行性病变。
十一大优势:间充质干细胞临床前景广阔
目前全球获批上市的干细胞治疗产品中绝大多数都属于间充质干细胞。间充质干细胞的治疗作用与临床应用前景主要是由其基本特性决定。第一,自我复制的能力:间充质干细胞可以通过不断的复制以达到临床所需要的剂量级别。
第二,多向分化的能力:间充质干细胞在特定条件下还可以分化为脂肪细胞、成骨细胞、软骨细胞和肌肉细胞等等。
第三,分泌细胞因子和外泌体的能力:间充质干细胞根据组织器官局部不同的环境,分泌有利机体细胞生长、更新和修复的细胞因子和外泌体。这些细胞因子和外泌体具有非常强的生物活性,可以改善组织局部的微环境,传递积极的修复信号,促进损伤组织的增殖与修复。
第四,低免疫原性:间充质干细胞不表达MHCII类分子,不表达或极低表达MHCI类分子,能逃脱宿主免疫系统的排斥。异基因间充质干细胞进入宿主细胞可以存活并发挥生理作用。间充质干细胞临床上大大降低移植物排斥及移植物抗宿主病,提高临床移植的存活率。
第五,影响信号通路:体内细胞的代谢与更新,受到信号通路的控制。间充质干细胞进入体内可以影响这些信号通路,从而使机体的免疫应答朝着健康的方向发展。
第六,免疫调节的能力:间充质干细胞根据机体的需要,可以起到双向免疫调节作用,对过分强列的免疫反应,会产生抑制作用。相反,在免疫力低下时候,起到增强免疫的作用。
第七,归巢效应:当组织损伤后,移植到体内的外源性间充质干细胞可以优先向炎症区域和损伤的组织归巢,从而更好的发挥作用。
第八,激活内源性干细胞:移植到体内的外源性间充质干细胞,可以激活体内本身存在的干细胞,促进其增殖和分化,并可以让患病组织器官里面的成熟细胞再次发生增殖,以满足组织修复的需要。
第九,间充质干细胞美容保健功效:改善神经系统功能,改变精神面貌;修复肝肾、生殖系统功能,提升男性性功能;平衡女性内分泌、预防妇科疾病;调节运动系统功能,增强机体活力;改善消化系统功能,提升肠胃功能;净化排毒,祛皱美白,使皮肤年轻化;疾病预防,综合治疗。
第十,抑制炎症的能力:间充质干细胞可以通过抑制异常免疫反应,降低炎症因子水平,可以用于治疗急性或慢性炎症,比如狼疮肾炎、自身免疫性肝炎、新冠病毒肺炎等。
第十一、间充质干细胞还具有抗氧化应激、抗纤维化、抗凋亡、造血支持,以及参与或促进血管再生等作用。
间充质干细胞的十几大优势赋予了其广阔的临床应用前景。近年来,间充质干细胞的临床研究发展迅速,并且取得了显著的成效。对于阿尔兹海默症、渐冻症、糖尿病、脑中风、骨关节炎、红斑狼疮等许多疾病,间充质干细胞成为了新的突破口。此次新冠肺炎疫情爆发之后,间充质干细胞成为了抗疫明星,全球多个国家纷纷启动了间充质干细胞治疗新冠肺炎的临床研究。这种干细胞也成为了提高救治率和降低死亡率的新希望。间充质干细胞保健适用人群
①高压力、工作紧张和亚健康的人群;
②预防衰老,要求维持机体的年轻靓丽,保持面部美容年轻化的人群;
③内脏器官功能出现退化的人群:比如心、肝、肺、肾、肠胃等器官出现功能衰退和下降的人群;
④内分泌失调的人群:比如女性出现月经失调、内分泌紊乱、卵巢早衰、更年期提前,睡眠和情绪都不是很好的情况;
⑤免疫系统出现退化或紊乱的人群:比如免疫力比较弱,经常爱感冒的人。
⑥骨骼等运动系统退变的人群:比如骨关节退变、关节炎、骨质疏松、骨关节增生疼痛、肌肉、韧带、肌腱功能退化,运动及活动能力下降等。
⑦心血管系统发生退变的人群:比如冠状动脉硬化、动脉硬化、老化、狭窄,血压增高等。
以上是对于间充质干细胞的通常看法,随着研究深入发现间充质干细胞在医疗中的价值远远高过胚胎干细胞、多效诱导多能干细胞等“干细胞明星”,有必要对其进行重新认识:
1、组织支持的"土壤细胞":
间充质干细胞是一种滋养层细胞,可能存在于所有组织中,支持多种细胞的生存和生长,包括:造血细胞、胚胎干细胞、肿瘤细胞、神经细胞、肝细胞、内皮细胞等;
2、组织修复的“微药厂”:
间充质干细胞在体内发生炎症损伤,释放出炎症信号时,持续地分泌相关抗炎性分子、抗凋亡分子等,在体内形成一个促进组织修复及再生的微环境;
3、信号开关功能:
间充质干细胞可能具有自身开/关调控机制,而这个调控机制的关键可能在于体内是否存在有炎症信号;
4、抗菌作用:
间充质干细胞可以分泌一种被称为hCAP-18/LL37具有抗菌作用的抗菌肽;
5、纤维化作用:
可以修复血管纤维化、肝纤维化、肺纤维化等;
6、抗排斥作用:
间充质干细胞可以抑制GVHD(移植物抗宿主反应),能够促进造血干细胞植入,还可以降低细胞或器官移植后的免疫排斥反应;
7、激活内源性干细胞
同种异基因移植间充质干细胞,主要通过分泌细胞因子调节微环境,激活内源性干细胞发挥组织修复作用;
8、“一过性”使命:
同种异基因移植间充质干细胞,必要时可以直接参与组织分化与修复,在完成使命后逐步被内源性组织细胞替换,并不长期滞留体内;
9、超级起始材料:
间充质干细胞体外扩增方便,具有多潜能性,可望成为组织工程、细胞重编程,以及细胞转分化理想的起始材料;
10、伴随生命全过程:
有了间充质干细胞,才有组织发生:单细胞生物只有集落,原肠胚阶段的生物有内胚层和外胚层,仍没有组织分化,每个细胞都可以独立生存;当生命进化或发育到三胚层阶段真正意义上的组织才诞生,而间充质干细胞就起源于中胚层;
11、身体的脚手架:
间充质干细胞是组织的建造者和功能维持者:间充质干细胞在组织形态发生中负责搭建脚手架,分化出骨骼、软骨、脂肪、纤维等结缔组织,构成器官发育框架结构;而且,间充质干细胞可以分泌数十种因子,为各种分化细胞提供所需营养;
12、建造细胞微环境:
间充质干细胞是各种细胞niche的建造者和维护者:机体各种细胞处在特有的niche之中才能够正常发挥功能,间充质干细胞负责建造各种niche、并分泌所需的各种因子维护其功能,如:肌细胞niche、神经细胞niche、造血干细胞niche、上皮细胞包niche、肿瘤细胞niche等等;另一方面,间充质干细胞还通过免疫调节作用隔离不同niche,避免不同性质niche的相互冲突;
13、组织功能维护者:
间充质干细胞是维护组织功能的基础,任何疾病都与间充质干细胞有直接关系:各种物理、化学、生物因素均直接和间接作用在组织的脚手架和细胞niche上,从而引起损伤、感染、过敏、坏死、免疫力下降、内分泌紊乱、神经失调、衰老、癌变等等。
14、遍布所有组织:间充质干细胞与血管相伴,存在于机体所有的组织、组织液和分泌物中:除了骨髓间充质干细胞、胎盘干细胞、脂肪干细胞、宫内膜干细胞、外周血干细胞、毛囊干细胞、牙髓干细胞、粘膜干细胞、羊膜干细胞、乳汁干细胞、尿液干细胞等等均含有或本身就是间充质干细胞;
脐带、胎盘和牙齿中含有大量的间充质干细胞,根据目前的研究结果,脐带、胎盘和牙齿中的间充质干细胞含量最高,增殖能力、免疫调节能力强,分泌细胞生长因子的总量也非常高。
同时,来源于脐带、胎盘和牙齿的间充质干细胞因取材方便,无道德伦理争议,可获取的细胞数量多、活力强,便于扩增和传代,同时又没有配型、排异等问题,极其适合于临床研究和应用。
一药多用:间充质干细胞成为抗疫的重要力量
随着临床的发展,一些在研间充质干细胞治疗产品正被应用到多种适应症的临床研究中,部分已经上市的干细胞药物也正在扩大适应症范围,Mesoblast公司的间充质干细胞疗法Ryoncil就是典型例子。针对此次新冠疫情,美国FDA批准了Ryoncil治疗新冠肺炎急性呼吸窘迫综合症的新药临床试验申请[3]。此次FDA的批准,为在美国使用Ryoncil治疗新冠肺炎急性呼吸窘迫综合征患者提供了一条途径,包括扩大可及同情使用和在计划开展的随机对照临床试验中使用。再比如,美国Athersys公司开发的间充质干细胞疗法MultiStem?也在不断扩大适应症。年,FDA批准了该疗法用于治疗I型粘多糖贮积症(MPS-I)。这几年,这家公司已经将MultiStem?的适应症拓展至中风、急性呼吸窘迫综合征和创伤性损伤等疾病,其中治疗中风的临床试验已经进行到了临床III期阶段;治疗创伤性损伤的II期临床试验在年启动,目的是评估这款疗法治疗和预防严重创伤并发症的安全性和有效性,计划招募名患者。在此次疫情中,FDA批准了Athersys公司启动II/III期关键性临床试验,评估干细胞疗法MultiStem治疗由新型冠状病毒肺炎引起的中度至重度急性呼吸窘迫综合症[4]。美国生物医学高级研究与开发局(BARDA)将这款间充质干细胞治疗产品评价为与治疗新冠肺炎高度相关的疗法。它有可能显著改善患者的生活,并且有潜力成为治疗新冠肺炎和其他呼吸道疾病所需的资源。展望
尽管如今医学快速发展,但仍然有很多疾病的治疗需求得到不到满足。干细胞,尤其是间充质干细胞治疗产品在多种疾病的治疗中都展现出了潜力。未来,过去无计可施的多种疾病有希望被干细胞逆转。随着临床研究的进一步开展,干细胞药物有望陆续上市,并给更多的疾病治疗带来新选择。-End-
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