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從臨床角度聊聊,輸注幹細胞後為什麼每個人的效果卻大不一樣?

作者:Doctor衛

幹細胞技術作為一種前沿的醫療技術,在臨床治療多種疾病方面具有廣闊的應用前景,是國家和政府大力扶持的前瞻性新興産業。但在一些研究資料中,我們能夠看到幹細胞療法的效果存在顯著的個體差異,比如:

①在一項針對骨關節炎患者的研究中,70%的患者在接受幹細胞療法後症狀顯著改善,但仍有30%的患者未能在一定時間段内獲得預期效果。這表明幹細胞療法對多數人有效,但也存在個體差異。

②另一項針對心肌梗死患者的研究顯示,約60%的患者在接受幹細胞輸注後,心功能有所改善,但仍有40%的患者效果不明顯。這進一步證明了幹細胞療法效果的多樣性。

這些資料強調了一個事實:幹細胞療法的效果是多樣的,或快或慢或深或淺,有的持久溫和有的迅猛短暫。為何幹細胞的效果差異如此之大?今天我們從臨床角度來探讨一下。

一、個體差異影響效果差異

每個人的身體如同獨特的指紋,各不相同。幹細胞療法的效果受到多個個體差異因素的影響,這些因素包括基因、健康狀況和年齡。

(1)基因差異:基因決定了人體對外來物質的反應方式,包括幹細胞。一些人的基因可能使他們對幹細胞療法反應迅速,而另一些人則可能需要更長的時間來見效。就像有人天生對某些藥物反應敏感,而有人則需要更高的劑量才能見效一樣。

從臨床角度聊聊,輸注幹細胞後為什麼每個人的效果卻大不一樣?

(2)健康狀況:身體的健康狀況也會影響幹細胞的療效。健康的人體内環境更有利于幹細胞的生長和功能發揮,而患有慢性疾病或免疫系統較弱的人可能需要更多的時間和幹預來實作效果。這就像在肥沃的土地上種植農作物比在貧瘠的土地上更容易獲得豐收。

(3)年齡因素:随着年齡的增長,人體的自我修複能力逐漸減弱。年輕人的身體如同春天的土地,充滿生機與活力,而老年人的身體則更像是冬季的荒原,修複能力相對較低。是以,幹細胞在年輕人身上可能更快顯現效果,而在老年人身上可能需要更多的時間和支援。

二、幹細胞的類型和品質影響效果差異

幹細胞分為多個種類,包括胚胎幹細胞和成體幹細胞等,而這些不同種類的幹細胞在其分化能力和免疫原性上都有所不同。另外,幹細胞的品質同樣是影響幹預效果的核心要素。高品質的幹細胞不僅擁有更出色的分化潛力,而且其免疫原性較低,這使得它們能更有效地适應體内的環境并展現其治療效果。

大概定義一下“細胞品質”指機關細胞或單個細胞所對應的生物學效力;效力越高,細胞品質越好。2023年9月,國家市場監督管理總局、國家标準化管理委員會聯合釋出了大陸首個人源幹細胞國家标準《生物樣本庫多能幹細胞管理技術規範》,裡面提到了影響幹細胞品質的主要因素包括細胞來源、細胞生長活性、細胞存活率等。

1、細胞來源

想要獲得高品質的幹細胞,細胞的來源尤為重要。随着人類的衰老,細胞的活力也是會逐漸減弱的,無論你是選擇了異體移植還是“自給自足”,細胞供者本身的年齡及身體狀況都會對細胞品質産生影響。2019年,英國利茲大學的科研團隊就采集了67名健康供體(19-89歲)的骨髓間充質幹細胞,通過體外培養的方式證明了:年輕人的幹細胞數量和增殖能力顯著高于老年人。

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△培養基中培養14天後,年輕組(19-40),中年齡組(41-60)和老年組(61-89歲)的幹細胞

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△年輕态的幹細胞胞體飽滿、呈明顯的梭形;衰老的幹細胞胞體寬大扁平

從年齡這個因素考慮,有零歲細胞之稱的胚胎組織來源或類胚胎如臍帶/胎盤間充質幹細胞應該是最優解。首先供體必須經過檢驗篩查證明無人源特定病毒(包括HIV、HBV、HCV、HTLV、EBV、CMV等)的感染,無梅毒螺旋體感染。其次除了病毒感染,許多疾病也會影響間充質幹細胞的功能及效果,如遺傳性疾病、自身免疫性疾病和部分慢性疾病等。

以常見的糖尿病為例,2021年9月刊登在《STEM CELLS TRANSLATIONAL MEDICINE(幹細胞轉化醫學)》上的一項研究證明:長期患有II型糖尿病會降低幹細胞的增殖能力、免疫抑制潛力及存活率。

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△健康組(第1組)和2型糖尿病患者的自體骨髓來源間充質幹細胞(BM-MSCs)的表征對比(糖尿病持續時間:第2組:<5年,組3:5-10年,第4組:>10年)

盡管幹細胞治療II型糖尿病具有潛在治療效果,但一些患者使用自體幹細胞進行治療卻得到沖突的結果,這是由于疾病影響了患者自體幹細胞的分子和細胞特征,特别是代謝活動和線粒體DNA的改變。

2、細胞生長活性和代次

細胞的生長活性反映了細胞的增殖和分化能力,是評估幹細胞品質的重要名額。生長活性有很多評定标準,如細胞倍增時間、細胞周期、克隆形成率、端粒酶活性等等,而這些名額都受到細胞代次的影響。

細胞代次指的是幹細胞在體外培養中的傳代次數。比如,剛從胚胎或臍帶等組織提取的幹細胞是原始P0代,分裂一次後得到的是P1代幹細胞,以此類推。而細胞每一次分裂,都是丢失一部分幹性(多向分化潛能)的過程。随着細胞多次傳代和培養時間的延長,其幹性逐漸衰減,增殖越來越慢,細胞衰老加速。下圖為一研究中P3和P15代的人臍帶間充質幹細胞對比:P15代的細胞衰老程度遠高于P3、生長活性遠低于P3。

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理論上講,細胞代數越靠前,幹細胞的活性和幹性也越強。但在實際體外培養的過程中,前兩三代的幹細胞雖然活性很強,可惜數量太少,且因培養時間短,有可能還含有提取過程中殘留的細菌等有害物質,存在不穩定的因素。而傳代次數過多(P6、P7代之後)的幹細胞,雖然數量上非常充足,但其增殖能力和遺傳穩定性會急速下降,并伴随大量的細胞凋亡。P15代後細胞凋亡率更是逼近50%。是以都不宜用于臨床治療。

值得注意的是,根據目前世界上已有的研究資料,不同來源的幹細胞,代次對其生長活性、幹性和遺傳穩定性的影響程度可能也是不同的。例如,有基于人源骨髓間充質幹細胞的研究認為,P5代之前的細胞才足夠好,可以用于細胞治療;也有基于人牙龈、牙周和牙髓組織來源的間充質幹細胞的研究得出的結論是,P15代之前的細胞品質都足以支援幹細胞臨床應用;還有基于人源臍帶間充質幹細胞的研究表示,P6代與P4代的幹細胞相比,某些方面的資料已出現顯著差距(見下圖),是以更建議使用P4代的。

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綜合以上,P3至P5代的幹細胞各項資料通常還在高活性範圍内,是以可以被認為是兼顧數量、安全性和活性的最佳選擇,是最适合臨床應用的高品質幹細胞。

3、細胞生存活率

當幹細胞補充到體内,隻有活着的幹細胞能真正起到修複或治療的作用,失活細胞不僅有礙有效性,還可能會引發機體毒性反應。是以細胞活率不但關乎細胞品質,更涉及人體自身的安全。也正因如此,國内監管對于幹細胞産品活率要求較高,通常要≥90%。

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△細胞計數儀裡顯示幹細胞存活率

除了幹細胞本身的活性外,存儲、運輸條件也會影響細胞活率。如果存儲或運輸條件不合格,則可能導緻細胞死亡、細胞膜破裂及内容物釋放等,不但起不到治療效果,反而會導緻不良事件的發生。另外,細胞的輸注方式也對細胞活率有一定影響,如輸注移植速度過慢,耗時過長,則有可能出現細胞死亡,增加不良事件發生的風險。

三、幹細胞輸注方式與劑量影響效果差異

幹細胞的輸注方式及用量亦為影響治療效果的關鍵。目前幹細胞輸注主要有靜脈注射和局部注射兩種途徑,各種方式都可能會影響幹細胞在機體内的分布及生存。同時輸注時的用量還需根據病人具體病情加以調節,用量太小不一定能取得治療效果,用量太大則會加大病人安全風險。是以在輸注方式及劑量選擇上需考慮病人具體情況及治療效果要求。

四、體内微環境影響效果差異

幹細胞的生存與分化受體内微環境調節。體内的微環境涵蓋了細胞外基質、細胞因子和免疫系統等多種元素,這些元素的變動可能會對幹細胞的功能及其分化路徑産生影響。如發炎環境可促進幹細胞遷移與分化、免疫抑制環境可抑制幹細胞增殖與分化等。是以機體内微環境發生改變也會成為造成幹細胞回輸結果差異的一個因素。

總結與展望:如何提高幹細胞技術的臨床幹預效果

綜上,由于幹細胞類型與品質、患者個體差異、輸注方式與劑量以及體内微環境等因素的影響,不同個體在接受幹細胞幹預後可能表現出不同的臨床治療效果。是以,我們需要深入研究這些影響因素的作用機制,優化治療方案和政策,以提高幹細胞的臨床幹預效果。

同時,一個好的實驗室細胞生産企業,需要針對不同的個體進行定制,主要有:①針對疾病和個體定制化選擇細胞的類型、數量、免疫細胞與幹細胞的組合等,而非每個人不管什麼病症都是一種幹細胞或免疫細胞。②單類細胞誘導培養上會結合病症需求進行定向誘導改造,讓細胞擁有功能性和專攻性。

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另外,在細胞移植過程中,對供體充分補充營養物質,以滿足其生長需求。這就好比人的身體就像是一塊土地,隻有當土壤得到适當的改善,所提供的營養增強劑才能發揮出倍增的效益,否則就會造成資源的浪費。還要在幹細胞輸注前後過程中加強監測與評估,及時發現并處理可能出現的問題,有助于確定幹預前後的安全性和有效性。

随着幹細胞技術的日益成熟,國家也在不斷完善幹細胞品質管控體系,整個行業正向着規範化、長遠化利于臨床轉化的方向發展。相信在未來,一份高品質幹細胞,将通過臨床治療表現,讓更多人可以切身體會到幹細胞強大的修複能力。

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