科普:廣為人知的干細胞療法能夠治療運用哪些疾病?

2021
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杭吉干細胞科技
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近年來,細胞替代治療和基因治療是醫學領域乃至整個生命科學領域中的研究熱點和前沿,為人類治療多種疾病提供了希望。

間充質干細胞(BM-MSCs)來源廣泛,易于分離、培養及擴增,有著多向分化能力與低免疫原性,且易于接受外源基因的導入,被視為是一種較好的組織工程細胞和基因載體細胞,為其大規模應用于臨床治療奠定了理論基礎。

骨髓間充質干細胞的生物學特性

1、自我更新和多向分化能力

骨髓間充質干細胞具有自我更新能力,其具有較強的端粒酶活性,可通過不對稱分裂方式增殖,維持自身干細胞的數量。骨髓間充質干細胞具有多向分化潛能,在一定的體內外環境下可以分化為各種組織細胞,如成骨細胞、骨骼肌細胞、 心肌細胞、神經細胞、肝細胞和軟骨細胞等。

2、低免疫原性和免疫調節功能

免疫原性是指抗原能刺激特定的免疫細胞,使免疫細胞活化、增殖、分化,最終產生免疫效應物質抗體和致敏淋巴細胞的特性。間充質干細胞能免于NK細胞介導的細胞溶解作用,說明間充質干細胞具有低免疫原性;此外,間充質干細胞還具有明顯的免疫調節功能,其可以抑制體外T-和B-細胞的功能,Li等指出骨髓間充質干細胞通過細胞間的接觸以及分泌溶解因子抑制CD8+T細胞的增殖與細胞因子釋放。

3、歸巢能力

在多種環境的影響下能向缺血或損傷組織聚集并發揮生物學效應是間充質干細胞的一個重要特征。間充質干細胞的歸巢能力是指相應組織或細胞損傷后,間充質干細胞能穿過內皮細胞定向遷移到達病變損傷的靶組織,發揮生物學功能的過程。歸巢并遷移至靶組織的能力是骨髓間充質干細胞發揮生物學效應的至關重要的一個環節。

4、旁分泌功能和作為基因治療的運載工具

骨髓間充質干細胞具有良好的旁分泌功能,使得其能夠分泌多種物質,如神經營養因子、細胞因子和趨化因子等,調節損傷局部的微環境,減輕炎癥反應,促進受損組織的修復;由于骨髓間充質干細胞具有歸巢的能力。

骨髓間充質干細胞在各疾病的研究與應用進展

干細胞療法能治療哪些疾病

在呼吸系統疾病中的應用:Guan等在鼠的肺中注入骨髓間充質干細胞,結果顯示:肺促炎因子(腫瘤壞死因子α,白細胞介素1b,單核細胞趨化蛋白1,白細胞介素6)以及蛋白酶(基質金屬蛋白酶9和基質金屬蛋白酶12)水平下調,血管內皮生長因子、血管內皮生長因子受體2和轉化生長因子水平上調, 從而減弱了肺細胞的凋亡,表明骨髓間充質干細胞對肺氣腫有潛在的治療能力,并且能恢復部分肺功能。

在心血管疾病中的應用:Liu等【1】觀察到miR-16在人骨髓間充質干細胞向心肌細胞分化方面起著重要的作用,可能是通過調控心肌標志基因的表達并阻滯人骨髓間充質干細胞周期于G1期來實現的。

在泌尿系統疾病中的應用:Belingheri等【2】首次運用自體骨髓間充質干細胞移植治療腎移植后2周發生局灶節段性腎小球硬化患者,結果顯示腎功能穩定,并且在沒有透析治療下,尿蛋白同樣達標。

在神經系統疾病中的應用:神經系統的損傷會導致一連串的事件,最終會造成神經元丟失和急性或慢性功能障礙。這些過程可以引起神經系統疾病如肌萎縮性脊髓側索硬化癥,帕金森病,阿爾茨海默病,多發性硬化癥,中風,創傷性腦損傷,脊髓損傷和腦癱等,

Ren等【3】為觀察自體骨髓間充質干細胞移植的有效性及不良反應。選取30例神經系統疾病患者,在給予自體骨髓間充質干細胞治療后,隨訪1,3,6,12,24個月,在第1個月時,神經系統功能明顯提高,隨著時間延長,療效呈現緩慢好轉的趨勢,從而表明自體骨髓間充質干細胞移植治療神經系統疾病是方便、安全和有效的。

Mendona等【4】選取14例年齡18-65歲的胸段或腰段患有慢性脊髓損傷的患者作為受試對象,其美國脊髓損傷協會分級為A級。間充質干細胞直接注射至椎板切除和硬腦膜切開術的損傷區域。結果表明細胞移植是完全安全和耐受良好的治療措施,所有受試對象在觸覺上均有不同程度的改善,8例患者的下肢功能改善,9例患者的排尿功能恢復。

在肝臟疾病中的應用:近年來,細胞移植治療肝臟疾病進行了廣泛的研究。

Xu等【5】利用隨機對照試驗觀察28例自體骨髓間充質干細胞移植治療乙肝肝硬化的臨床療效(對照組28例患者沒有進行細胞移植治療),經過2年的隨訪,20例隨訪到的患者肝功能明顯提高,且Treg細胞明顯增多,Th17細胞減少,從而增加了Treg/Th17比值。

在糖尿病中的應用:骨髓間充質干細胞作為細胞移植治療的主要細胞,同樣也應可以治療下肢缺血。

Lu等【6】選取50例有下肢缺血的2型糖尿病患者,將其隨機分為移植組(多點肌肉和皮下注射自體骨髓間充質干細胞)和對照組。結果表明移植組缺血癥狀,包括靜息痛、 間歇性跛行都明顯改善,并且潰瘍愈合率明顯好于對照組,踝臂指數明顯提高。磁共振血流成像提示大多數移植組患者的新生血管分數超過或等于2,截肢率也明顯低于對照組,其表明自體骨髓間充質干細胞移植能明顯減輕2型糖尿病患者下肢缺血和促進潰瘍愈合。

在自身免疫性疾病和移植物抗宿主病疾病中的應用:Che等【7】研究表示,系統性紅斑狼瘡患者的骨髓間充質干細胞抑制正常B細胞增殖和分化功能受損的主要原因是由于CCL2水平減低所致,進而損壞了骨髓間充質干細胞對B細胞的抑制能力;相反,在體外系統性紅斑狼瘡患者的骨髓間充質干細胞高表達CCL2后則恢復了骨髓間充質干細胞對B細胞的調節能力。

Zhao等【8】選取了47例患有頑固性移植物抗宿主病的患者,其中28例患者接受骨髓間充質干細胞治療,余19例患者未接受,給予骨髓間充質干細胞患者平均每人4劑(每劑1×106 /kg) 后,緩解率達75%,由此表明,來源于第三方的骨髓間充質干細胞治療頑固性移植物抗宿主病是有效的。

在運動系統疾病中的應用:研究表明自體移植間充質干細胞對骨關節炎有著良好的治療效果。

Vega等【9】將30例患有慢性膝關節疼痛、保守治療無效且有骨關節炎影像學證據的患者分為2組,實驗組予以關節內注射同種異體骨髓間充質干細胞,對照組予以透明質酸,隨訪1年,評價其疼痛、殘疾以及生活質量。結果顯示治療組疼痛指數明顯改善,且軟骨質量明顯提高。

Zhao等【10】使用骨髓間充質干細胞聯合多孔鉭棒移植以及帶血管骨瓣移植治療終末期股骨頭壞死,選取了31側有終末期壞死的股骨頭(19側ARCOⅢc級/12側ARCO Ⅳ級),平均哈里斯髖關節評分提高了近50%,因而這種方法是安全的。

總結

綜上所述,盡管有較多的實驗、臨床前期試驗和隨訪資料表明骨髓間充質干細胞具有良好的臨床應用前景,這對其進一步臨床應用提供了堅實基礎,隨著對骨髓間充質干細胞研究的快速發展,相信骨髓間充質干細胞將會更好地造福人類。

參考資料

【1】:Liu JL, Jiang L, Lin QX, et al. MicroRNA 16 enhances differentiation of human bone marrow mesenchymal stem cells in a cardiac niche toward myogenic phenotypes in vitro. Life Sci. 2012;90(25-26):1020-1026.

【2】:Belingheri M, Lazzari L, Parazzi V, et al. Allogeneic mesenchymal stem cell infusion for the stabilization of focal segmental glomerulosclerosis. Biologicals. 2013;41(6): 439-445.

【3】:Ren C, Geng RL, Ge W, et al. An observational study of autologous bone marrow-derived stem cells transplantation in seven patients with nervous system diseases: a 2-year follow-up. Cell Biochem Biophys. 2014;69(1):179-187.

【4】:Mendona MV, Larocca TF, de Freitas Souza BS, et al. Safety and neurological assessments after autologous transplantation of bone marrow mesenchymal stem cells in subjects with chronic spinal cord injury. Stem Cell Res Ther. 2014;5(6):126.

【5】:Xu L, Gong Y, Wang B, et al. Randomized trial of autologous bone marrow mesenchymal stem cells transplantation for hepatitis B virus cirrhosis: regulation of Treg/Th17 cells. J Gastroenterol Hepatol. 2014;29(8):1620-1628.

【6】:Lu D, Chen B, Liang Z, et al. Comparison of bone marrow mesenchymal stem cells with bone marrow-derived mononuclear cells for treatment of diabetic critical limb ischemia and foot ulcer: a double-blind, randomized, controlled trial. Diabetes Res Clin Pract. 2011;92(1):26-36.

【7】:Che N, Li X, Zhang L, et al. Impaired B cell inhibition by lupus bone marrow mesenchymal stem cells is caused by reduced CCL2 expression. J Immunol. 2014;193(10):5306-5314.

【8】:Zhao K, Lou R, Huang F, et al. Immunomodulation effects of mesenchymal stromal cells on acute graft-versus-host disease after hematopoietic stem cell transplantation. Biol Blood Marrow Transplant. 2015;21(1):97-104.

【9】:Vega A, Martín-Ferrero MA, Del Canto F, et al. Treatment of Knee Osteoarthritis With Allogeneic Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells: A Randomized Controlled Trial. Transplantation. 2015;99(8):1681-1690.

【10】:Zhao D, Liu B, Wang B, et al. Autologous bone marrow mesenchymal stem cells associated with tantalum rod implantation and vascularized iliac grafting for the treatment of end-stage osteonecrosis of the femoral head. Biomed Res Int. 2015;2015:240506.

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關鍵詞:
干細胞療法,干細胞,疾病,治療,充質,骨髓

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