人骨髓间充质干细胞外泌体(骨髓间充质干细胞外泌体 骨质疏松)
本文的目的是通过讨论人骨髓间充质干细胞外泌体的知识和骨髓间充质干细胞外泌体 骨质疏松的知识来帮助你,以一种有益的方式。
什么是间充质干细胞?
近年来, 间充质干细胞 越来越广泛地应用于疾病治疗当中,成为医疗界中的 一颗新星 ,给大量被疾病困扰的人们减轻了痛苦。2021年,间充质干细胞的临床研究取得了许多新的突破,相继发表的 临床研究成果 给生命带来了新的曙光!
2021间充质干细胞临床成果回顾
(1)间充质干细胞治疗更好地 改善 骨坏死
(2)间充质干细胞治疗 骨关节炎
(3)间充质干细胞帮助10名 脊髓损伤 患者改善病症
(4)围产组织间充质干细胞能改善 脑瘫儿童 的症状
(5)间充质干细胞治疗 缺血性脑卒中 安全有效
(6)间充质干细胞治疗 重症肝病 多中心临床研究已启动
(7)脐带间充质干细胞治疗 二型糖尿病 取得重要进展
(8)日本批准间充质干细胞疗法用于治疗 克罗恩病 患者的复杂肛瘘
(9)FDA批准围产组织间充质干细胞治疗 新冠肺炎III期临床
(10)我国间充质干细胞治疗脑瘫,得到满意结果
(11)日本即将启动间充质干细胞治疗脑卒中的临床试验
(12)20名 自闭症患儿 接受间充质干细胞治疗,病情得到改善
(13)间充质干细胞帮助患者重新回到工作岗位
(14)间充质干细胞对 慢性膝关节疼痛 有显著疗效
(15)脐带间充质干细胞帮助 艾滋病 患者重建免疫力
(16)逆转 肝硬化 !间充质干细胞联合造血干细胞治疗取得显著成效
(17)基因修饰间充质干细胞联合3D微载体,治疗2型糖尿病
(18)间充质干细胞使新冠肺炎患者存活率提高4.5倍
(19)间充质干细胞治疗肝硬化长期有效,改善肝功能和提高生存率
(20)我国首个《间充质干细胞治疗新型冠状病毒肺炎专家共识》
潜力巨大,优势明显
间充质干细胞是干细胞家族的一个重要成员,源于发育早期的中胚层和外胚层。间充质干细胞是一种具有 自我复制能力和多向分化潜能 的成体干细胞,属于非终末分化细胞,它既有间质细胞特性,又有内皮细胞及上皮细胞的特征。
间充质干细胞在体外特定的诱导条件下,可分化为脂肪、软骨、骨、肌肉、肌腱、神经、肝、心肌、胰岛β细胞和内皮等多种组织细胞,连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能。不论是自体还是同种异体的间充质干细胞,一般都不会引起宿主的免疫反应。具有 巨大的临床应用潜力 ,可用于多种急性和退行性疾病的治疗。
(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能快速自我更新和复制,并能被诱导分化为成骨细胞、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。
(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。
治疗产品全球概况
目前,间充质干细胞临床试验已经 超过1300项 ,用于治疗各种疾病。最常见的是,间充质干细胞作为一种细胞治疗制剂,正在进行如火如荼的临床试验。通常,间充质干细胞移植后会很快消失,可能是通过旁分泌发挥功能。
目前来看,间充质干细胞已成为全球开展临床研究项目数最多的细胞, 全球也有近十款间充质干细胞药物上市 ,诸如用于治疗急性移植物抗宿主病的Temcell 产品,用于治疗克罗恩病的 Alofisel 产品等。
加拿大和新西兰的监管机构已批准Prochymal异基因骨髓来源的间充质干细胞,用于治疗儿童急性GVHD。
韩国已经批准了两种MSCs产品:一种是一种以脐带血来源的间充质干细胞为基础的治疗退行性关节炎的产品,另一种是自体脂肪组织衍生的间充质干细胞产品,用于治疗克罗恩病患者的肛瘘。
AloFisel(TiGenix和Takeda,欧盟批准)、Temcell(JCR药品,日本批准)和Cellgram-AMI(FCB-pharmicell,韩国批准)是其他几个获批的间充质干细胞产品。
印度批准了用于商业用途的同种异体细胞治疗产品Stempeucel®,也是全球第一个被批准用于治疗严重肢体缺血的间充质干细胞产品。
间充质干细胞 来源广泛,获得容易,伦理风险较低,可以实现体外规模化扩增 ,未来可应用到广泛的商业化临床治疗。在药物递送技术或基因编辑技术的加持下,间充质干细胞应用范围得到进一步拓宽。
科学家们通过基因工程技术进行了改造,大大拓宽了间充质干细胞的临床用途。
在组织修复中 ,经过改造的干细胞可通过表达神经营养因子、抗炎性细胞因子或血管生成因子,从而促进组织的愈合和恢复。
在遗传性病治疗中 ,通常是将改造过的干细胞用于作为长期的酶替代物,以纠正或消除致病突变的影响。
科学家们通过细胞工程技术进行了改造,还大大扩宽了干细胞的另一种治疗用途——药物递送,便是间充质干细胞技术未来发展的一个重要方向。
最有前景的方法,当属通过干细胞装载前药转化酶、凋亡诱导剂或溶瘤病毒来治疗肿瘤。间充质干细胞已被应用于递送抗肿瘤药物。 第一,免疫原性低,第二,具有肿瘤趋向性 ,这些间充质干细胞会根据肿瘤分泌的化学引诱剂、血管生成因子或炎症信号向肿瘤迁移。
临床应用举例
目前,间充质干细胞已经被广泛应用到临床研究的多种场景当中,比如组织器官的修复、基因治疗的载体等,例如:
对于骨软骨修复 ,目前正在研究间充质干细胞用于治疗多种骨骼疾病。间充质干细胞的成骨分化能力已被用于治疗有缺陷的骨折愈合,无论是单独使用还是与支架结合来修复大的骨缺损,都具有一定的效果。此外,间充质干细胞也被用于软骨修复。在一项研究中,自体间充质干细胞经体外扩增后嵌入胶原凝胶中,然后重新植入骨关节炎患者的关节软骨缺损区域。结果显示,与对照组相比,实验组的透明软骨样组织的形成得到了改善。
对于胰腺的修复 ,目前已证明间充质干细胞具有分化为 β-胰岛细胞的潜力,在体外大鼠骨髓间充质干细胞可分化为功能性胰岛样细胞[4]。这一发现代表了间充质干细胞治疗一系列胰腺相关疾病的潜在用途,包括:糖尿病;胰腺癌;囊性纤维化引起的胰腺损伤;以及先天性胰腺畸形等。
给医学带来更多选择
近年来,间充质干细胞越来越多地被视为一种新的治疗方法和再生医学中是强力候选者。间充质干细胞已被证明具有 诱导血运重建 、 保护组织免受应激诱导 的细胞凋亡,并有 对炎症反应产生积极影响 的能力。此外,间充质干细胞衍生的外泌体也是一种很有前景的无细胞方法,可以发挥与间充质干细胞相当的治疗效果。
运动不当造成软骨损伤,干细胞可帮忙修复
春天到了,“穿衣显胖脱衣更胖的季节”猝不及防的又近了一步。“不瘦十斤,不换头像”的flag一夜间在数据星球中漫天飞舞,迷人眼,乱人心。
“减肥”到底是动词还是名词,已经模糊到它自己也搞不清……它的能指与所指每到春天就会迎来一场迷茫,而大部分朋友选择了它的“名词”形态,一边念在嘴边上,一边静待啤酒与撸串齐飞的夏天。
当然,不是所有的人都把“减肥”当名词,杨树旁、柳树下,运动场、健身房……立志把“减肥”当动词的朋友早早就来到了自己喜爱的位置上。跑步、跳绳简单易行场地不局限,微风拂面神清气爽;健身房铁块举到起飞,深蹲到地心引力都自叹不如,大汗淋漓酸爽无比……
然而,如同机器一旦开机工作就会发生磨损,是运动都会有不同程度的损伤,而包括减肥在内各种目的运动带来的磨损,最明显的影响位置就是肢体。
软骨损伤,阻碍迈进健康生活的门槛?
人体中的 关节软骨覆盖在关节表面上,能够承受一定的压力,并减少摩擦, 可以有效地维持关节的正常功能和运动【1】。而跑步跳绳这类常见运动,就是以膝关节为承重进行重复动作,如果核心力量不好、姿势不正确或运动时间过长,就容易让膝盖软骨承受不堪的压力。
因此关节软骨损伤成为了临床常见的运动损伤【2】。2019年,关节软骨损伤作为运动医学名词被公布,其确切的定义为: 由急性创伤或慢性劳损导致的关节软骨的破坏。 可见,此类损伤已具有了普遍的关注性【3】。如此一来,似乎可以听到把“减肥”当成名词的小伙伴如释重负的声音——“原来运动容易造成软骨损伤,还是躺平更安全!“
嗯,说的对,但不完全对。
软骨损伤,关节炎的“序章”
先说说对的地方。以我们上述提到的关节软骨为例, 关节软骨缺乏血管、神经支配,损伤后难以完成自身的再生修复,而缺乏有效的治疗会导致骨关节炎(OA)的发生 【4】。
而骨关节炎作为一种非炎性关节病,主要特征为关节软骨破坏及骨赘形成,具体表现为关节疼痛、僵硬,日常活动受限,不仅致残率高达53%,且会增加心血管事件的发生率及全因病死率【5】。我国一项关于骨关节炎的“十五”攻关计划项目表明: 全国40岁以上人群原发性骨关节炎患病率约为46.3%,男性患病率约为41.6%,女性患病率约为50.4% 【6】。
这下厉害了,四舍五入,不当的运动容易导致软骨损伤,而这种损伤不可逆亦不可治愈,还有望“喜提”关节炎,从而走向心脑血管疾病的怀抱……如此一来,提出“生命在于运动”的伏尔泰叩响的体育哲学的大门,难道要打算关闭吗?
答案当然是否定的,体育哲学首先不答应。体育哲学就是要从宏观上研究体育的基本问题和矛盾关系,揭示体育深层次本质及其辩证发展规律【7】,所以,生命在于运动,是在于合理的量化、因人而异的计划以及量力而行的平衡。
除此之外,医学不答应,在以手术、药物为主要治疗手段的漫长时空里,医学界不断探求着软骨疾病的治疗方式—— 主要采用口服非甾体抗炎药缓解疼痛,平日以物理辅助缓解关节受累,必要时进行外科手术。
药物与手术治疗的探索固然努力过,但总结起来主要以缓解症状为主,并不能阻止软骨损伤以及骨关节炎的进展【8】,也不能让其拥有完全治愈的可能。但探索不能停摆也不会停摆,“生命在于运动”包含着无限的人类哲思,因为人的生命之初,本就是努力运动的细胞。因此,以干细胞为代表的再生医学不会答应谁来质疑这句古老的哲思,当然,干细胞也有足够的实力来捍卫。
干细胞拿捏软骨损伤,拒绝关节炎
骨关节炎,归根结底是 由于软骨细胞自我修复能力差,导致软骨受损钙化,软骨下骨形成导致的 【9】。所以,逆转关节软骨退变的过程,才是治愈的关键,也是拿捏软骨损伤恶化成骨关节炎的方法。
而这“逆转魔法”,只有干细胞会。干细胞因为拥有再生各种组织器官的功能,又被称为“万用细胞”,理论上,它“逆转重生”的功能,可以治愈一切疾病。在治疗软骨损伤方面, 干细胞应用自我更新、多向分化以及克隆形成等基本特征,可在软骨损伤微环境中,定向迁移并分化成表型稳定的软骨细胞, 为软骨损伤的治疗提供了一种新的思路,为软骨损伤修复带来了新的希望【10】。
而干细胞并非只有一类,在治疗软骨损伤方面,整个干细胞家族都在它们“神奇体质”的基础上,展现着其各自的本事。
广泛存在于脂肪,胎盘,脐带,牙髓,外周血及滑膜中的 间充质干细胞,可利用自我更新能力分化为多种中胚层谱系细胞, 如成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞,心肌细胞和血管细胞等【11】。它来源广泛的特点,使其“家族”在治疗骨关节炎软骨损伤方面成果颇丰。
其中骨髓来源间充质干细胞被评为最具前景的干细胞来源之一,在骨、软骨修复中起着至关重要的作用,其 可从软骨下骨迁移到受损部位,分化为软骨细胞和成骨细胞的同时整合新生及周围组织,对软骨及软骨下骨组织进行修复, 不仅如此,它还可以 抑制局部炎症反应并减轻败血症 【12】。
而浑身是宝的干细胞,其外泌体也对修复软骨损伤起到了作用。外泌体是一种细胞外囊泡,携带大量活性物质, HAN等通过实验证实, 脂肪间充质干细胞可通过丰富的miRNA促进软骨修复、减轻炎性反应,保护关节软骨 【13】。
理论道路一片光明,在临床应用上,干细胞也给出了令人欣慰的答卷。一项对82例骨关节炎患者实施干细胞治疗的AB对照组试验表明,接受干细胞疗法的B组患者的总有效率90.24%,高于未接受的A组患者73.17%,可见 干细胞治疗骨关节炎临床效果显著 【14】,应用前景十分广阔。
所以,永远不要去质疑“生命在于运动”这句话,因为还有一句话叫“科学的科学是哲学”,哲学启迪人类寻找最朴素的理论来定义万物的本质,而干细胞引领的再生医学,也无疑在尊崇着这样的朴素思想——那一颗颗运动的细胞,它们给予人类生命,教会人类用其本真的特性消解最复杂的顽疾,也终将会引领人类,走向伟大的重生。
参考资料:
【1】曾伟,胡金玺,肖涛. 软骨源性形态发生蛋白-1与关节软骨修复研究现状[J]. 国际骨科学杂志,2007,(4):252-254.doi:10.3969/j.issn.1673-7083.2007.04.015
【2】【4】【10】曹瑞祺,尹合勇,于浩淼,马立峰,郭艾.软骨干/祖细胞修复软骨损伤的研究进展[J].中华损伤与修复杂志(电子版),2022,17(01):72-75.
【1】 关节软骨损伤/53303787?fr=aladdin
【5】【9】【13】费杨厚雪,张鸽,张云,黄炜.脂肪间充质干细胞治疗骨关节炎研究进展[J].中国药业,2021,30(23):116-120.
【6】腾讯网 《日本干细胞:膝骨关节炎治疗新希望—干细胞疗法》
【7】体育哲学
【8】百度 《临床研究新增研究成果,2项干细胞治疗骨关节炎的临床疗效观察》;wfr=spiderfor=pc
【11】【12】张爽,刘石,汪宇峰,吕婵,李保玲,王萍,丛军,朱志强.间充质干细胞修复骨关节炎软骨损伤的临床应用意义[J].中国组织工程研究,2018,22(33):5379-5385.
【14】搜狐网 《干细胞治疗骨关节炎的有效新方法》
图片来源于网络,侵删
干细胞治疗,尚需突破“最后一公里”
遵义医科大学附属医院医药生物技术研究所 肖建辉教授
生命起源于细胞,而干细胞是生命体不同类型细胞的起源细胞,素有“万能细胞”之称。生命体的组织器官均由干细胞生长、分化发育而来。生命的发生、发展过程均离不开干细胞,生命体的生长发育需要干细胞参与,生命体的衰老死亡也与干细胞的衰老、枯竭有关。因此,干细胞是揭示生命本质与规律、探讨疾病发生机制及药物筛选的最好研究模型。
干细胞主要来源于胚胎、胎盘及其附属物和成体组织。干细胞按其分化潜能可分为全能干细胞 ﻪﻪ、多能干细胞和专能干细胞;按其发育阶段可分为胚胎干细胞和成体干细胞,而成体干细胞可根据其组织来源分为造血干细胞、神经干细胞、骨髓间充质干细胞、肠上皮干细胞、胎盘干细胞、脐带干细胞、羊膜干细胞等。另外还有诱导性多能干细胞 ﻪﻪ(iPS),即通过病毒载体将特定干细胞转录因子导入终末分化体细胞发生细胞重编程,或直接用化学小分子诱导体细胞重编程,转变成iPS。
基于干细胞的自我更新及定向分化的独有生物学特性和功能,具有传统医疗所不具备的疗效,可直接用于替代病损组织细胞,起到修复重建的作用,且无二次伤害和副作用。近十年来,注册的干细胞临床研究多达数千项,覆盖140余种疾病,治疗了数万例患者。2020年以来,干细胞治疗新冠肺炎的临床研究开展的如火如荼,已成为不可或缺的创新疗法。
在干细胞领域,我国自“十一五”起做了重要战略部署。一方面,为推动我国干细胞产业的发展,在“十三五”开局之年,“干细胞及转化研究”被列入国家重点研发计划的首个试点专项,仅2016年至2018年期间拨款20亿人民币,使得我国干细胞基础与临床转化研究跨上一个前所未有的高度。新近, 科技 部为落实“十四五”期间国家 科技 创新有关部署,持续加大干细胞领域研发投入,2021年干细胞重点研发计划国拨经费达伍亿人民币。
另一方面,我国也积极从监管政策着手,制定出台了《干细胞临床研究管理办法》《干细胞制剂质量控制及临床前研究指导原则(试行)》《人源性干细胞及其衍生细胞治疗产品临床试验技术指导原则》等相关政策,明确“干细胞临床研究有限放开”、“细胞制品按药品管理”等举措,为推动我国干细胞医疗及干细胞产业快速 健康 发展保驾护航。目前,我国的干细胞领域研发的综合实力已跃居世界第二位,仅次于美国,在干细胞自我更新与定向分化机制、干细胞与组织器官发育调控、干细胞抗衰老等领域取得许多领跑国际的标志性成果。
间充质干细胞(MSC)是成体干细胞中重要的类群,具有归巢性、定向分化、免疫调节及组织修复再生能力强等优良的功能特性,并有低免疫原性、无致瘤性等安全特性。MSC规避了胚胎干细胞的强致瘤性和伦理问题,也不存在iPS的遗传风险和致瘤风险,是干细胞与再生医学领域最有潜力的细胞资源。而且从全球主要临床试验注册中心统计的数据看,MSC的确也是世界范围内临床应用研究的热点。
MSC来源于发育早期的中胚层和外胚层,具有多向分化潜能,可分化为骨、软骨、肌肉、神经、肝、心肌等多种细胞类型。MSC主要分布在结蹄组织、器官基质及其附属物中,譬如骨髓、脂肪、肌肉、胎盘、脐带、羊膜等组织。
MSC的应用方式多样,既可直接用于细胞移植治疗,亦可作为靶细胞用于基因治疗,或用作组织工程种子细胞。而且,还可取其细胞组分,如外泌体具有同等甚至更强的治疗效果。MSC治疗的疾病谱广,其在移植物抗宿主病、自身免疫性疾病、心脑血管病、肾病、肝病、骨病、自闭症及神经退行性疾病等的治疗方面有巨大临床应用价值。
2012年,世界上首个干细胞治疗药物prochymal获加拿大卫生部批准上市,用于治疗移植物抗宿主病,这是一种来源骨髓的MSC,但其在三期临床时宣布失败。目前,全球上市的干细胞产品(大多数也是MSC产品)有十余种,但至今尚未见大规模临床应用的成功案例。
面对MSC临床试验结果的不稳定及不断累积的失败案例,提示MSC临床转化道阻且长,这最关键的环节究竟在哪里?
我们必须意识到MSC等干细胞不同于传统的化学药物,首先MSC等干细胞最明显的特点是具有生命,受环境影响大,不可控因素多,均一性差,这将直接影响到MSC质量的稳定性、可控性。通常,为获取足够治疗数量的MSC,体外扩增是不可或缺的环节,而体外扩增过程存在易老化、异质性和多样性等影响细胞质量、限制临床应用重要瓶颈问题,是干细胞与再生医学领域前沿亟待突破的难点;其次,MSC等干细胞移植后的分布代谢、作用方式和途径有别于传统化学药物,归巢、存活、定植和更新能力直接影响到疗效。因此,细胞质量和治疗方案直接关系到MSC的疗效,其中细胞质量是困扰MSC临床转化的源头性、根本性和基础性的科学问题。
当前,围绕干细胞的细胞质量和治疗方案,国内外干细胞研究团队正在积极 探索 新方法新策略。我们团队以围产期人羊膜MSC为研究对象,构建干细胞衰老模型,从化学遗传学和免疫学视角,清除衰老细胞,甚至逆转衰老细胞,促进人羊膜MSC增殖能力,并调控维持乃至增进其自我更新、免疫调节、多向分化和迁移归巢等生物学特性,实现人羊膜MSC赋能的新途径。同时也创建了鸡尾法移植治疗糖尿病、骨性关节炎、骨质疏松等免疫性和退行性疾病模型的新策略。
总之,干细胞临床应用前景广阔,有望惠及广大难治性疾病患者。但是,干细胞治疗技术真正成为医疗行业颠覆性新技术,尚需突破实验室到病房“最后一公里”。
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