一、什么是间充质干细胞?
年,德国科学家FriedenStein和他的同事在骨髓中发现了间充质干细胞(MSCs),后来的研究者陆续发现间充质干细胞广泛存在于全身多种组织中,可在体外培养扩增,并能在特定条件下分化为包括神经细胞、成骨细胞、软骨细胞、肌肉细胞、脂肪细胞在内的多组织系统的细胞,还在造血、免疫炎症反应、血管新生等人体重要功能中起重要调节作用。
二、间充质干细胞研究热点
近年来,间充质干细胞的研究热度不断攀升,根据统计,年至年4月,Pubmed上检索到的与间充质干细胞相关的文献累计已超过篇。
将临床试验按照注册时间归类(表1),可以发现间充质干细胞的临床研究发展势头迅猛。从注册时间来看,半数以上的临床研究发生在年以后。-年,每年新增的临床研究数目在项左右,年全年新增超过项。
表05年-年间充质干细胞临床研究变化趋势
美国NIH的ClinicalTrials是全球最大的临床研究数据库。根据该数据库的检索结果,截止年7月12日,在该数据库登记的关于间充质干细胞的临床研究超过项。其中,在中国、欧洲和美国开展的临床研究数目位居全球三甲。
表2间充质干细胞临床研究不同阶段比例分布情况
从临床研究的所处阶段的情况来看,根据可以获得相关数据的项临床研究结果分析,可以发现已经完成和正在开展的临床研究各占1/3(表2)。
从治疗的疾病种类来看,间充质干细胞的临床研究涉及上百种疾病(表3)。将这些疾病按照器官系统分类,可以发现神经系统、心血管和骨科疾病是三类主要的研究领域,占比都在15%以上,总和超过一半。另外,糖尿病、肝脏、肺脏、胃肠道、皮肤和移植物抗宿主病(GVHD)的比例都在5%左右,是间充质干细胞重要的临床研究方向。
表3间充质干细胞治疗不同种类疾病临床试验分布情况
在神经系统疾病方面,脊髓损伤、多发性硬化、中风、肌萎缩侧索硬化症、老年痴呆症是研究较多的疾病;在骨科疾病方面,骨关节炎、股骨头坏死和椎间盘退化是主要的疾病类型;心血管系统疾病方面,研究最多的是心肌梗死。另外,关于肝硬化、克罗恩病、间质性肺病、系统性红斑狼疮的临床研究也较多。在生殖系统疾病方面,也有间充质干细胞治疗勃起功能障碍和卵巢早衰的临床研究。
三、脐带间充质干细胞
脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)是存在于脐带华通氏胶(Wharton’sjelly)和血管周围组织中的一种间充质干细胞。来源于脐带的间充质干细胞因其取材方便,无道德伦理争议,可获取的细胞数量多、增殖能力强、免疫调节作用大,分泌细胞生长因子的总量也非常高,便于扩增和传代,同时又没有配型、排异等问题,极其适合用于临床研究和应用,是间充质干细胞的理想来源。
四、脐带间充质干细胞的临床研究与应用
与经典的骨髓间充质干细胞比较,脐带源间充质干细胞的绝大多数生物学特征与骨髓源间充质干细胞相似,但在增殖能力、CFU-F形成能力、CD、HLA-I表达和神经诱导分化能力等方面要优于骨髓间充质干细胞。因此,作为一种新型种子细胞,脐带间充质干细胞的应用具有更广阔的前景。
(一)国内相关研究
在中国临床试验注册中心注册的间充质干细胞相关临床试验超过70项,其中脐带间充质干细胞相关临床试验28项。
(二)脐带间充质干细胞临床应用研究案例
1、造血支持
脐带间充质干细胞联合造血干细胞移植可发挥强大的造血支持能力:改善骨髓造血微环境,促进造血干细胞的植入,显著加快移植后的造血重建,安全且并发症少。同时,适量的间充质干细胞在造血干细胞移植中,可以降低移植物抗宿主病的发生率和严重程度。
重庆医科大学蒋曲研究共移植脐带血和体外扩增的MSCs,与单纯移植脐带血比较,共移植实验组中性粒细胞平均植活时间为15天,单纯移植对照组为22天;血小板平均植活时间分别为42天和49天;第26天,实验组中性粒细胞累积植活率为88%,对照组为53%;第60天,血小板累积植活率分别为71%和31%。表明体外扩增的MSCs联合脐带血输注,可促进脐带血移植植活。
2、免疫系统疾病
科学家发现间充质干细胞具有调节免疫的作用,有着广泛的临床应用前景。
?移植物抗宿主病
血液病患者接受同种异体造血干细胞移植术后,急性移植物抗宿主病(aGVHD)可导致高死亡率。
医院为40例aGVHD患者施行他克莫司加甲氨蝶呤(MTX)+脐带间充质干细胞的抗GVHD治疗,相较仅接受他克莫司+MTX的常规治疗组,脐带间充质干细胞组治愈率及治疗有效率均高于常规治疗组,脐带间充质干细胞组起效的平均时间及治愈的平均时间均短于常规治疗组。
医院为异基因造血干细胞移植后出现aGVHD的5位白血病患儿输注脐带间充质干细胞,输注10天后,5位患儿均获造血重建,皮疹消退,肝功能恢复正常,胃肠道症状好转,患儿均未发生输注相关不良反应。目前患儿均无原发病的复发,均处于无病生存状态(表4)。
表4白血病患儿造血重建情况
医院为3位aGVHD患儿在糖皮质激素加免疫抑制剂治疗基础上联合脐带间充质干细胞治疗,3位患儿接受脐带间充质干细胞输注后,2例获得完全缓解(CR)、1例获得部分缓解(PR),总有效率(CR+PR)为%。3例患儿在MSC治疗后免疫抑制剂缓慢减量。随访中位时间d,d内aGVHD均无复发。目前病情仍稳定并存活。
?类风湿关节炎
类风湿关节炎是一种高度致残的自身免疫性疾病,发病十年的患者中至少有50%的人失去劳动能力。
类风湿关节炎?HealthSameofFlickr
年,Baldwin在用骨髓干细胞移植治疗再生障碍性贫血的过程中,意外发现患者的类风湿关节炎得到缓解。
年,欧洲骨髓移植和抗风湿病联盟对60例类风湿病关节炎移植患者进行回顾性分析,这些患者的关节破坏都达到不可修复程度,生活不能自理,通过干细胞移植治疗后,67%的患者得到明显缓解。
医院已开展了干细胞治疗类风湿性关节炎的临床研究。首例自体干细胞移植治疗类风湿医院完成。经过5个月随访,这些经常规药物治疗失败且病情发展迅速的患者,在接受干细胞移植治疗后,症状均获得改善,关节肿胀消失,各项检查指标恢复正常。
解放军医院年的一项临床研究中,27位患者(对照组)只使用药物治疗;另外位患者(细胞治疗组)在药物治疗的基础上进行脐带间充质干细胞输注。结果显示,治疗组DAS28、HAQ评分、ACR20较对照组下降明显(分值越低,疗效越好),Th1/Th2趋于平衡、Treg升高与临床实验指标及症状的缓解直接相关。
?系统性红斑狼疮
世界第一例自体骨髓干细胞治疗红斑狼疮由意大利科学家首创。
年,我国孙凌云教授用间充质干细胞治疗2例难治性红斑狼疮获得成功,次年又收治了9例患者。经过治疗后,患者症状明显缓解,随访6个月未见复发。
年,医院风湿免疫科为21位系统性红斑狼疮患者静脉回输脐带间充质干细胞,显著地降低了系统性红斑狼疮患者尿蛋白水平,降低了患者的疾病活动度,降低了系统性红斑狼疮疾病活动指数评分(表5)。
表5间充质干细胞移植对SLE患者疾病活动度及尿蛋白的影响
年,医院医院风湿免疫科为18位系统性红斑狼疮患者肘前部静脉输注脐带间充质干细胞。1个月后,大多数患者发热、疲倦、乏力等临床症状及体征较移植前得到明显改善。
3、心血管系统疾病
?左心发育不良综合征
年11月28日,在马里兰大学医学中心的手术室中,患有先天左心发育不良综合征(HLHS)的Josue接受了间充质干细胞的注射,利用干细胞的分化作用,增加心肌细胞,修复了受损的心脏。接受手术后,Josue的状况稳定,他的父母非常开心。
?下肢静脉溃疡
年,70岁的陈女士因右下肢静脉溃疡引发慢性创面,辗转治疗近9个月都无法愈合。中国工程院院士,我国著名的创伤和组织修复与再生医学专家付小兵教授应用脐带间充质干细胞治疗新技术,对陈女士的慢性创面进行治疗。55天后,陈女士的伤口完全愈合,治疗效果明显。
付小兵院士
4、代谢疾病
?糖尿病
目前临床上尚无根治糖尿病的方法,只能依赖体外给予胰岛素或药物降低血糖,同时配合饮食调理和运动。
在我国,医院开展了间充质干细胞移植治疗II型糖尿病的临床研究。大多数患者都达到血糖降低,胰岛素减量的效果,部分患者甚至停止用药。与此同时,患者体质增强了,亚健康状态也得到一定程度纠正。
医院探究脐带间充质干细胞联合自体骨髓间充质干细胞在不进行免疫治疗情况下对I型糖尿病的安全性及疗效,结果显示,对42位患者的治疗效果良好,C-Pep上升.7%,胰岛素49.3%,HbA1c下降12.6%,快速血糖下降24.4%,胰岛素需求量下降29.2%。
5、神经系统疾病
?帕金森病
我国第一例干细胞移植治疗医院完成。来自印尼的76岁老人谢喜云患帕金森病十几年,右手三个手指肌肉强直收缩,身体僵硬,吞咽困难,失去生活自理能力。在接受间充质干细胞移植后几个小时,就能顺利进食,当晚还能轻松地观看电视节目,身体其他症状明显好转。
中国医科大学的孙丽博士将含有脐带间充质干细胞的悬液通过颈动脉植入10位帕金森病患者体内,患者移植后,行走姿势、震颤程度,自主运动及坐、起运动能力得到提高,不但有效控制帕金森病的发病进程,而且有效改善受损的脑组织功能,提高了患者生活质量。
?失眠症
医院的王亚莉医生为19位失眠症患者静脉输注脐带间充质干细胞治疗慢性失眠,这些患者均入睡困难,睡眠质量下降,总睡眠时间不到6小时。移植治疗后1个月,患者的睡眠改善作用同口服药物相当;治疗2个月后,患者的睡眠质量评分明显好于口服药物,治疗3个月后,患者的睡眠质量也明显优于口服药物,且一次治疗作用可持续达1年之久,患者睡眠质量改善显著。
6、消化系统疾病
?肝硬化
年,我国第一例干细胞移植治疗肝医院完成。42岁的医院就诊时已经全身黄疸,肝腹水,生命岌岌可危。医院的姚鹏主任用一根导管通过股动脉,把自体骨髓干细胞悬液送到患者肝脏。一周后,患者状态明显转好,腹水消失,能进食了,走路有劲了。5医院复查,黄疸指数等八项生化指标全部恢复正常,原先已经萎缩的肝脏竟长大了一圈。
如今国内已有数千例肝硬化患者从间充质干细胞移植中获益。
解放军医院孙娟研究发现,对照常规治疗患者,22位接受了脐带间充质干细胞治疗的乙肝肝硬化患者临床症状得到有效改善,生命质量明显提升。医院曹巍博士发现,22位接受了脐带间充质干细胞治疗失代偿期肝硬化患者的临床症状和体征改善程度均优于常规治疗患者,患者临床症状和检测指标均得到改善,脐带间充质干细胞治疗肝硬化具有较好的临床疗效和安全性。
7、运动系统疾病
?退行性关节炎
20世纪90年代,Brittberg等开始利用自体软骨细胞修复软骨损伤取得了一定效果,因此越来越多的研究开始