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从临床角度聊聊,输注干细胞后为什么每个人的效果却大不一样?

作者:Doctor卫

干细胞技术作为一种前沿的医疗技术,在临床治疗多种疾病方面具有广阔的应用前景,是国家和政府大力扶持的前瞻性新兴产业。但在一些研究数据中,我们能够看到干细胞疗法的效果存在显著的个体差异,比如:

①在一项针对骨关节炎患者的研究中,70%的患者在接受干细胞疗法后症状显著改善,但仍有30%的患者未能在一定时间段内获得预期效果。这表明干细胞疗法对多数人有效,但也存在个体差异。

②另一项针对心肌梗死患者的研究显示,约60%的患者在接受干细胞输注后,心功能有所改善,但仍有40%的患者效果不明显。这进一步证明了干细胞疗法效果的多样性。

这些数据强调了一个事实:干细胞疗法的效果是多样的,或快或慢或深或浅,有的持久温和有的迅猛短暂。为何干细胞的效果差异如此之大?今天我们从临床角度来探讨一下。

一、个体差异影响效果差异

每个人的身体如同独特的指纹,各不相同。干细胞疗法的效果受到多个个体差异因素的影响,这些因素包括基因、健康状况和年龄。

(1)基因差异:基因决定了人体对外来物质的反应方式,包括干细胞。一些人的基因可能使他们对干细胞疗法反应迅速,而另一些人则可能需要更长的时间来见效。就像有人天生对某些药物反应敏感,而有人则需要更高的剂量才能见效一样。

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(2)健康状况:身体的健康状况也会影响干细胞的疗效。健康的人体内环境更有利于干细胞的生长和功能发挥,而患有慢性疾病或免疫系统较弱的人可能需要更多的时间和干预来实现效果。这就像在肥沃的土地上种植农作物比在贫瘠的土地上更容易获得丰收。

(3)年龄因素:随着年龄的增长,人体的自我修复能力逐渐减弱。年轻人的身体如同春天的土地,充满生机与活力,而老年人的身体则更像是冬季的荒原,修复能力相对较低。因此,干细胞在年轻人身上可能更快显现效果,而在老年人身上可能需要更多的时间和支持。

二、干细胞的类型和质量影响效果差异

干细胞分为多个种类,包括胚胎干细胞和成体干细胞等,而这些不同种类的干细胞在其分化能力和免疫原性上都有所不同。另外,干细胞的质量同样是影响干预效果的核心要素。高质量的干细胞不仅拥有更出色的分化潜力,而且其免疫原性较低,这使得它们能更有效地适应体内的环境并展现其治疗效果。

大概定义一下“细胞质量”指单位细胞或单个细胞所对应的生物学效力;效力越高,细胞质量越好。2023年9月,国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会联合发布了大陆首个人源干细胞国家标准《生物样本库多能干细胞管理技术规范》,里面提到了影响干细胞质量的主要因素包括细胞来源、细胞生长活性、细胞存活率等。

1、细胞来源

想要获得高质量的干细胞,细胞的来源尤为重要。随着人类的衰老,细胞的活力也是会逐渐减弱的,无论你是选择了异体移植还是“自给自足”,细胞供者本身的年龄及身体状况都会对细胞质量产生影响。2019年,英国利兹大学的科研团队就采集了67名健康供体(19-89岁)的骨髓间充质干细胞,通过体外培养的方式证实了:年轻人的干细胞数量和增殖能力显著高于老年人。

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△培养基中培养14天后,年轻组(19-40),中年龄组(41-60)和老年组(61-89岁)的干细胞

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△年轻态的干细胞胞体饱满、呈明显的梭形;衰老的干细胞胞体宽大扁平

从年龄这个因素考虑,有零岁细胞之称的胚胎组织来源或类胚胎如脐带/胎盘间充质干细胞应该是最优解。首先供体必须经过检验筛查证明无人源特定病毒(包括HIV、HBV、HCV、HTLV、EBV、CMV等)的感染,无梅毒螺旋体感染。其次除了病毒感染,许多疾病也会影响间充质干细胞的功能及效果,如遗传性疾病、自身免疫性疾病和部分慢性疾病等。

以常见的糖尿病为例,2021年9月刊登在《STEM CELLS TRANSLATIONAL MEDICINE(干细胞转化医学)》上的一项研究证实:长期患有II型糖尿病会降低干细胞的增殖能力、免疫抑制潜力及存活率。

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△健康组(第1组)和2型糖尿病患者的自体骨髓来源间充质干细胞(BM-MSCs)的表征对比(糖尿病持续时间:第2组:<5年,组3:5-10年,第4组:>10年)

尽管干细胞治疗II型糖尿病具有潜在治疗效果,但一些患者使用自体干细胞进行治疗却得到矛盾的结果,这是由于疾病影响了患者自体干细胞的分子和细胞特征,特别是代谢活动和线粒体DNA的改变。

2、细胞生长活性和代次

细胞的生长活性反映了细胞的增殖和分化能力,是评估干细胞质量的重要指标。生长活性有很多评定标准,如细胞倍增时间、细胞周期、克隆形成率、端粒酶活性等等,而这些指标都受到细胞代次的影响。

细胞代次指的是干细胞在体外培养中的传代次数。比如,刚从胚胎或脐带等组织提取的干细胞是原始P0代,分裂一次后得到的是P1代干细胞,以此类推。而细胞每一次分裂,都是丢失一部分干性(多向分化潜能)的过程。随着细胞多次传代和培养时间的延长,其干性逐渐衰减,增殖越来越慢,细胞衰老加速。下图为一研究中P3和P15代的人脐带间充质干细胞对比:P15代的细胞衰老程度远高于P3、生长活性远低于P3。

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理论上讲,细胞代数越靠前,干细胞的活性和干性也越强。但在实际体外培养的过程中,前两三代的干细胞虽然活性很强,可惜数量太少,且因培养时间短,有可能还含有提取过程中残留的细菌等有害物质,存在不稳定的因素。而传代次数过多(P6、P7代之后)的干细胞,虽然数量上非常充足,但其增殖能力和遗传稳定性会急速下降,并伴随大量的细胞凋亡。P15代后细胞凋亡率更是逼近50%。因此都不宜用于临床治疗。

值得注意的是,根据目前世界上已有的研究数据,不同来源的干细胞,代次对其生长活性、干性和遗传稳定性的影响程度可能也是不同的。例如,有基于人源骨髓间充质干细胞的研究认为,P5代之前的细胞才足够好,可以用于细胞治疗;也有基于人牙龈、牙周和牙髓组织来源的间充质干细胞的研究得出的结论是,P15代之前的细胞质量都足以支持干细胞临床应用;还有基于人源脐带间充质干细胞的研究表示,P6代与P4代的干细胞相比,某些方面的数据已出现显著差距(见下图),因此更建议使用P4代的。

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综合以上,P3至P5代的干细胞各项数据通常还在高活性范围内,因此可以被认为是兼顾数量、安全性和活性的最佳选择,是最适合临床应用的高质量干细胞。

3、细胞生存活率

当干细胞补充到体内,只有活着的干细胞能真正起到修复或治疗的作用,失活细胞不仅有碍有效性,还可能会引发机体毒性反应。所以细胞活率不但关乎细胞质量,更涉及人体自身的安全。也正因如此,国内监管对于干细胞产品活率要求较高,通常要≥90%。

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△细胞计数仪里显示干细胞存活率

除了干细胞本身的活性外,存储、运输条件也会影响细胞活率。如果存储或运输条件不合格,则可能导致细胞死亡、细胞膜破裂及内容物释放等,不但起不到治疗效果,反而会导致不良事件的发生。另外,细胞的输注方式也对细胞活率有一定影响,如输注移植速度过慢,耗时过长,则有可能出现细胞死亡,增加不良事件发生的风险。

三、干细胞输注方式与剂量影响效果差异

干细胞的输注方式及用量亦为影响治疗效果的关键。目前干细胞输注主要有静脉注射和局部注射两种途径,各种方式都可能会影响干细胞在机体内的分布及生存。同时输注时的用量还需根据病人具体病情加以调节,用量太小不一定能取得治疗效果,用量太大则会加大病人安全风险。所以在输注方式及剂量选择上需考虑病人具体情况及治疗效果要求。

四、体内微环境影响效果差异

干细胞的生存与分化受体内微环境调节。体内的微环境涵盖了细胞外基质、细胞因子和免疫系统等多种元素,这些元素的变动可能会对干细胞的功能及其分化路径产生影响。如炎症环境可促进干细胞迁移与分化、免疫抑制环境可抑制干细胞增殖与分化等。所以机体内微环境发生改变也会成为造成干细胞回输结果差异的一个因素。

总结与展望:如何提高干细胞技术的临床干预效果

综上,由于干细胞类型与质量、患者个体差异、输注方式与剂量以及体内微环境等因素的影响,不同个体在接受干细胞干预后可能表现出不同的临床治疗效果。因此,我们需要深入研究这些影响因素的作用机制,优化治疗方案和策略,以提高干细胞的临床干预效果。

同时,一个好的实验室细胞生产企业,需要针对不同的个体进行定制,主要有:①针对疾病和个体定制化选择细胞的类型、数量、免疫细胞与干细胞的组合等,而非每个人不管什么病症都是一种干细胞或免疫细胞。②单类细胞诱导培养上会结合病症需求进行定向诱导改造,让细胞拥有功能性和专攻性。

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另外,在细胞移植过程中,对供体充分补充营养物质,以满足其生长需求。这就好比人的身体就像是一块土地,只有当土壤得到适当的改善,所提供的营养增强剂才能发挥出倍增的效益,否则就会造成资源的浪费。还要在干细胞输注前后过程中加强监测与评估,及时发现并处理可能出现的问题,有助于确保干预前后的安全性和有效性。

随着干细胞技术的日益成熟,国家也在不断完善干细胞质量管控体系,整个行业正向着规范化、长远化利于临床转化的方向发展。相信在未来,一份高质量干细胞,将通过临床治疗表现,让更多人可以切身体会到干细胞强大的修复能力。

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