間充質干細胞 (MSC) 一直是無數臨床研究的主題,涉及從克羅恩病到移植物抗宿主病 (GVHD) 等各種病理學。基于間充質干細胞的療法已經可用于治療一系列疾病或醫療狀況。從自身或捐贈者獲得的自體或同種異體間充質干細胞在醫療實踐中各有優點和缺點。
150年前,德國病理學家Cohnheim首次提出骨髓(BM)中存在間充質干細胞。科學家Friedenstein 等人最初在 20 世紀 70 年代將 MSC 描述和鑒定為 BM 的離散“成纖維細胞”集落。
目前眾所周知,此類細胞位于多種類型的成體組織中,包括骨髓、脂肪組織(AT)、外周血和人類胚胎組織,如胎兒肝臟、胎兒骨髓、主動脈-性腺-中腎和卵黃囊,以及各種新生兒出生相關組織,包括胎盤、臍帶 (UC)、沃頓膠 (WJ) 和臍帶血。MSC 也可以起源于幾乎所有血管組織的血管周圍或壁細胞,即周細胞。
由于不同的組織特異性特性,來自不同組織的間充質干細胞表現出不同的表型特性和功能行為。在 20 世紀 80 年代末,科學家卡普蘭根據幾個關鍵事實創造了“間充質干細胞”這個名稱。
1、自體或同種異體MSC的優缺點
自體和同種異體MSC的臨床應用已可用于治療一系列疾病或病癥。自體間充質干細胞獲取容易,干預后無免疫排斥反應。
然而,自體間充質干細胞需要幾周的時間進行分離、體外擴增和釋放,并且患者來源的自體間充質干細胞可能是全身性疾病的根源。
同種異體MSC具有多種優勢,例如供體選擇、來源多樣、免疫原性低和現成可用。
同種異體間充質干細胞也可能具有免疫原性,并且此類細胞在適當的條件下可以誘導免疫記憶反應,盡管間充質干細胞被認為具有免疫特權或免疫功能低下。
一項體內研究,評估重復關節干預自體和同種異體MSC的臨床反應,發現第二次干預后關節對同種異體MSC出現顯著的不良反應,表明對干預的同種異體 MSC 存在適應性免疫反應,但自體間充質干細胞并非如此。
相比之下,另一項研究觀察到,植入的同種異體MSC在細胞植入后 14 天時在心肌梗塞 (MI) 大鼠模型中表達高水平的 MHC-Ia 和 MHC-II,并且在細胞植入后 5 個月內失去治療效果,這也表明從MSCs分化后免疫豁免至免疫原性狀態。
目前,同種異體間充質干細胞療法在臨床轉化領域不斷增加,這些細胞已被證明在臨床上安全有效。為了最大限度地減少任何潛在的抗供體免疫反應,科學家提出了幾種策略,包括使用免疫抑制藥物。
然而,使用自體間充質干細胞與同種異體間充質干細胞進行治療應用的潛在風險和局限性仍然各有爭議,例如供體間異質性的潛在影響。總的來說,同種異體和自體MSC在臨床前和臨床實踐中各有優缺點。
2、自體MSC與同種異體MSC的治療效果
自體和同種異體間充質干細胞有各自的優點和缺點,在個體治療的基礎上,自體或同種異體間充質干細胞的臨床應用需要設計成最大限度地提高其治療活性,同時最大限度地減少其潛在的副作用。
臨床試驗表明,使用自體間充質干細胞與同種異體間充質干細胞的治療效果尚無定論,但使用此類細胞進行治療似乎無疑是安全的。一項早期臨床研究報道,心肌內或冠狀動脈內自體骨髓間充質干細胞治療對于慢性嚴重擴張型心肌病(DCM)是安全有效的,這表明這些患者的左心室功能得到改善,疤痕減少。
一項隨機、雙盲、安慰劑對照臨床試驗報告了使用同種異體骨髓來源的間充質干細胞治療急性心肌梗塞的安全性和有效性,結果顯示接受間充質干細胞治療的患者左心室射血分數和重構得到改善。
如上所述,自體或同種異體MSC治療可改善左心室射血分數,減小疤痕大小,逆轉心室重塑,并引發細胞分泌旁分泌因子。
間充質干細胞還顯示出治療糖尿病和糖尿病并發癥的潛力。自體和同種異體MSC均廣泛用于治療1型和2型糖尿病(T1DM 和 T2DM)個體。自體骨髓來源的間充質干細胞在T2DM嚴重肢體缺血和足部潰瘍和下肢大皰性糖尿病中顯示出治療潛力。
一項試點臨床試驗還評估了使用自體骨髓間充質干細胞治療糖尿病視網膜病變,這項研究表明自體間充質干細胞作為糖尿病視網膜病變的潛在安全有效的治療選擇。試驗中的實驗室參數和臨床試驗數據顯示在 1、3 和 6 個月的隨訪中,空腹血糖和血清C反應蛋白水平較基線顯著下降,并且分別在3和6個月后最佳矯正視力顯著提高。
3、不同來源的間充質干細胞具體治療效果
MSC來源在臨床前和臨床應用中變得重要。由于間充質干細胞具有不同的組織特異性特性以及與間充質干細胞相關的特殊組織微環境的多樣性,從不同類型的組織中獲得的間充質干細胞具有不同的功能行為。
先前研究報道的BM(骨髓)來源的MSC和AT(脂肪組織)來源的MSC的特征存在重要差異。重要的是,與AT衍生的MSC相比,BM衍生的MSC表現出更高的成骨細胞分化潛力和更低的脂肪生成潛力。
在一項體內研究中,UC(臍帶)來源的MSC在調節T2DM小鼠空腹血糖方面顯示出三種類型的MSC中最強的治療功效,其次是牙髓來源的MSC,其顯示出中等功效,而牙髓來源的MSC的功效最低。
此外,盡管不同來源的間充質干細胞具有相似的功能特性,例如抗炎作用,但不同來源的間充質干細胞的旁分泌作用表現不同。既往研究表明,不同來源的MSC分泌的細胞外囊泡(EV)具有特定的功能和治療效果,從而反映了來自不同組織來源的MSC之間的旁分泌差異。
總之,間充質干細胞的可塑性和功能異質性可能會給臨床應用中基于間充質干細胞的安全有效的治療帶來潛在的問題。承認間充質干細胞的生物學特性和間充質干細胞相關的微環境因素之間的聯系,有利于更好地理解間充質干細胞對其醫療實踐的貢獻。截至 2021 年 3 月,已有近 1000 項臨床試驗在 ClinicalTrials.gov 上注冊使用自體和同種異體MSC治療多種人類疾病和醫療狀況。現有的臨床數據表明,使用自體或同種異體MSC作為更好的選擇的治療益處尚無定論。