間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)在臨床上的運(yùn)用越來越受到正視。但是，當(dāng)前臨床試驗(yàn)的絕大多數(shù)結(jié)果都不行滿足醫(yī)療需求。與胚胎干細(xì)胞以及引誘的多醒目細(xì)胞和造血干細(xì)胞不同，MSC具備本人怪異的功效特征。是以，與醫(yī)治關(guān)聯(lián)的MSC生物學(xué)特征的少許疑問需求在來日的臨床運(yùn)用中進(jìn)行深刻探究。在這一視角下，我們重點(diǎn)鉆研了MSCs的根基和緊張的生物學(xué)特征，而后說明了MSC的臨床運(yùn)用。我們?cè)噲D為MSC醫(yī)治計(jì)謀的優(yōu)化提供合理的注釋，以改善醫(yī)治。
01、MSC的功效特征
基于三個(gè)功效特征：體外具備多項(xiàng)分解潛能、免疫調(diào)節(jié)用途(低免疫原性)、激動(dòng)構(gòu)造器官的修復(fù)，MSC備受臨床大夫和科學(xué)家的眷注。近來的20年涌現(xiàn)出了大批的基礎(chǔ)鉆研和臨床鉆研的科研成果，歐盟、日本、加拿大、新西蘭、韓國(guó)、我國(guó)臺(tái)灣等國(guó)度區(qū)域都答應(yīng)MSC為干細(xì)胞藥品上市。干細(xì)胞療法曾被視為萬能藥(cure-all)[1]。表面上, 胚胎干細(xì)胞(ESC)和iPS不妨萬能藥，但是MSC必定不是。但是，由于細(xì)胞生物學(xué)和傳統(tǒng)藥理學(xué)之間的差異，MSC作為藥物面臨著龐大的臨床搦戰(zhàn)，必需在臨床上證實(shí)本人的療效[2]。近來，一篇綜述談?wù)摿伺嘀不?、?xì)胞來源、培植情況和存儲(chǔ)技巧的選定對(duì)MSC產(chǎn)品的表型和臨床用途的影響，明白提出細(xì)胞品質(zhì)和細(xì)胞數(shù)目是MSC臨床運(yùn)用的兩大環(huán)節(jié)成分[3]。本文結(jié)合MSC的功效特征，深刻說明MSC療法的機(jī)理和可能影響成分，試圖為MSC醫(yī)治計(jì)謀的優(yōu)化提供合理的注釋，以改善醫(yī)治。
02、不同供體和構(gòu)造來源的MSC存在變異性(異質(zhì)性)
MSC存在于多種構(gòu)造中，包含骨髓(BM)、脂肪(AD)、臍帶血(UBC)、臍帶(UC)、羊膜(AM)和牙髓(DP)。根基上，來自不同構(gòu)造來源的MSCs共享相像的細(xì)胞表面標(biāo)志[4]和三項(xiàng)分解才氣[5]。固然它們具備相像的根基功效特征，但它們之間的功效強(qiáng)度仍存在差異，如細(xì)胞大小、增殖潛能、分泌的細(xì)胞因子和免疫按捺。
來自不同構(gòu)造的MSC群體在其基因表白和分解才氣方面存在龐大差異[6]。人脂肪MSC與人骨髓MSC在發(fā)育學(xué)、生物學(xué)、臨床前和臨床運(yùn)用方面存在著必然的差異[7]?；虮戆讛?shù)據(jù)表現(xiàn)，來自臍帶和羊膜的MSC具備更高的免疫調(diào)節(jié)才氣，而骨髓MSC表現(xiàn)出更好的支持再生過程的后勁，例如神經(jīng)元的分解和發(fā)育[8]。由于小鼠/大鼠的遺傳背景高度一致，是以小鼠/大鼠來源的MSC的對(duì)照數(shù)據(jù)更有意義和更有壓服力。與骨髓MSC相比，脂肪MSC表現(xiàn)出更高的增殖活性，血管內(nèi)皮細(xì)胞開展因子(VEGF)和肝細(xì)胞開展因子(HGF)的產(chǎn)生比骨髓MSC更多，從而能夠更好地醫(yī)治小鼠腦缺血模子[9]。具備高增殖率的脂肪MSC最近自相像大鼠的骨髓MSC表白更高的Nestin和神經(jīng)養(yǎng)分因子[10]。在相像的培植體系下，馬骨髓MSC的群體倍增光陰(PD)在大概27個(gè)PD(第10代)后顯赫增長(zhǎng)，而且骨髓MSC在第11代休止增殖，而馬臍帶MSC和脂肪MSC實(shí)現(xiàn)了大概60-80個(gè)總的群體倍增(第20-22代)[11]。馬構(gòu)造來源的MSC試驗(yàn)還評(píng)釋，在相像的培植條件下，骨髓MSC比脂肪MSC和臍帶MSC蒼老早得多。
除了構(gòu)造的多樣性，行使健康人骨髓MSC開展細(xì)胞醫(yī)治之時(shí)，還需考慮到供體的變異性導(dǎo)致MSC在增殖能源學(xué)方面的差異[12]。來自多個(gè)救濟(jì)者的人骨髓MSC在集落形成、細(xì)胞大小、增殖才氣和免疫按捺才氣方面有很大差異[13]。因?yàn)楣撬杓?xì)胞的CFU-F跟著年齡的增進(jìn)而削減[14-16]，導(dǎo)致無法增補(bǔ)祖細(xì)胞[17-21]，是以CFU-F試驗(yàn)亦用于評(píng)估MSC品質(zhì)[22]。蒼老的MSC有少許變更：品質(zhì)降落、分解/再生才氣低落、遷徙才氣低落[23]。
幾個(gè)小組已經(jīng)證實(shí)，來自暮年救濟(jì)者的MSC在人[24-26]和大鼠[27, 28]中的增殖速率都較慢。在暮年供者的樣本中SA-β-Gal陽(yáng)性(細(xì)胞蒼老的標(biāo)志物)的骨髓MSC數(shù)目增長(zhǎng)[29]。生物活性氧是正常氧代謝的自然副產(chǎn)品，在細(xì)胞燈號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和穩(wěn)態(tài)中具備緊張用途[30]。跟著年齡的增進(jìn)，MSC的壯大抗氧化活性漸漸低落[31]。在細(xì)胞形狀學(xué)方面，來自暮年供體的MSC在體外培植時(shí)，MSC胞體近年輕的MSC大得多[25, 32, 33]，而胞體的變大與細(xì)胞蒼老密切關(guān)聯(lián)[34]。年齡關(guān)聯(lián)蒼老的骨髓MSC低落表白細(xì)胞表面標(biāo)志物CD13，CD29，CD44，CD73，CD90，CD105，CD146和CD166[35, 36]。別的，與大鼠的年輕MSC相比，機(jī)體的蒼老對(duì)MSC的增殖、多潛能和代謝特征產(chǎn)生負(fù)面影響，老化的MSC在體外擴(kuò)增過程當(dāng)中彰著丟失了其祖細(xì)胞特征和低落了抗氧化才氣[28]。有趣的是，MSC分解為脂肪細(xì)胞、成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞的才氣是一個(gè)根基的生物學(xué)特征，不受年齡的影響[37]。別的，MSC的骨形成才氣與體外分解才氣無關(guān)[37-40]。
03、復(fù)制性蒼老導(dǎo)致了大范圍培植擴(kuò)增的MSC的細(xì)胞品質(zhì)降落
MSC的體外培植擴(kuò)增不可幸免地歷史復(fù)制性蒼老[35, 41-43]，隨同著基因組不穩(wěn)定性[44-47]，這是MSC細(xì)胞醫(yī)治行業(yè)一個(gè)緊張的停滯。MSC在永遠(yuǎn)培植過程當(dāng)中發(fā)掘蒼老，隨后轉(zhuǎn)變其代謝特征[28, 48]，這種代謝特征的轉(zhuǎn)變與線粒體配備和裂變事務(wù)關(guān)聯(lián)[28, 49, 50]。復(fù)制次數(shù)的增長(zhǎng)，常常隨同著蒼老過程當(dāng)中的遺傳損傷的蘊(yùn)蓄堆積增長(zhǎng)[51]，減弱了干細(xì)胞的可用性和功效[52]。需求留意的是，因?yàn)榻臃N起始MSC細(xì)胞濃度不同樣，即便經(jīng)過相像的擴(kuò)增代數(shù)，細(xì)胞的復(fù)制周期是不一致的。復(fù)制性蒼老與復(fù)制周期關(guān)聯(lián)，而和代數(shù)的干系沒辣么大。細(xì)胞核型說明表現(xiàn)，骨髓MSC在第18代時(shí)發(fā)生染色體異常和端粒酶收縮[53]，而臍帶MSC在30代以前保持染色體穩(wěn)定[54]。但是，也有鉆研表現(xiàn)人類MSC宛若是遺傳穩(wěn)定的，在永遠(yuǎn)培植后沒有表現(xiàn)染色體異常，而且不具備致瘤性[53, 55]。有趣的是，由自然修復(fù)卵白質(zhì)組成的血小板裂解物能支持人骨髓MSC的永遠(yuǎn)培植擴(kuò)增，具備穩(wěn)定染色體的用途[56]。
經(jīng)過永遠(yuǎn)的細(xì)胞培植，骨髓MSC發(fā)掘復(fù)制性蒼老的闡揚(yáng)是低增殖率，蒼老關(guān)聯(lián)的β-半乳糖苷酶發(fā)掘高活性，DNA修復(fù)和抗氧化才氣低落，p53和p16的表白加強(qiáng)[57]。p16INK4a的表白和β-半乳糖苷酶的活性與細(xì)胞面積有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，第5代的人骨髓MSC的面積是第1代的4.8倍[58]。這些發(fā)掘可用于開辟基于非侵入性成像的新技巧，以挑選和定量臨床級(jí)細(xì)胞培植中的老化[58]。但是，另一項(xiàng)試驗(yàn)評(píng)釋，p53和p16基因的表白在第15代中沒有彰著變更[59]。高代數(shù)的MSC也闡揚(yáng)出p21的表白增長(zhǎng)[60]，p21是細(xì)胞周期卵白依附性激酶的按捺劑，而且敲除高代數(shù)MSC中的p21會(huì)加強(qiáng)MSC增殖才氣[60, 61]。
骨髓MSC在培植到第9代時(shí)，就發(fā)掘80%的SA-gal陽(yáng)性細(xì)胞，即80%的MSC已經(jīng)蒼老了[35]。另一個(gè)試驗(yàn)室在培植牙髓MSC在傳代10-11時(shí)發(fā)掘大概40%的SA-gal陽(yáng)性MSC[19]。傳代關(guān)聯(lián)蒼老的差異可能歸因于不同的細(xì)胞培植體系[62, 63]。別的，高代數(shù)的MSC能震動(dòng)更多的即時(shí)血液介導(dǎo)的炎癥反饋[64]并激活補(bǔ)體路子[64, 65]，限定了它們?cè)隗w內(nèi)的存活和發(fā)揚(yáng)功效。
蒼老的MSC歷史了彰著的遺傳和表觀遺傳變更[66-69]。大批證據(jù)評(píng)釋miRNAs在調(diào)節(jié)干細(xì)胞功效中起緊張用途[70]。干細(xì)胞的蒼老也與miRNAs表白失調(diào)有關(guān)，已發(fā)掘miR-335和miR-195在骨髓MSC蒼老中起環(huán)節(jié)用途，轉(zhuǎn)變它們的表白能夠逆轉(zhuǎn)MSCs的醫(yī)治效果[71, 72]。有兩項(xiàng)鉆研通過微陣列或定量PCR技巧證實(shí)了永遠(yuǎn)培植的骨髓MSC，會(huì)發(fā)掘蒼老關(guān)聯(lián)miRNA表白譜的轉(zhuǎn)變[35, 73]。對(duì)人臍帶MSC和臍血MSC早期(P4代)和晚期(P11代)傳代的microRNA圖譜說明評(píng)釋，來自臍帶血和臍帶血的MSC的蒼老機(jī)制可能不同[74]。高代數(shù)(P13-P22)MSC分泌的微囊泡(MVs)(<500 nm)小于低代數(shù)(P3-P7)MSC，隨同CD105+MSC-MVs削減和miR-146a-5p增長(zhǎng)[75]。
如上所述，永遠(yuǎn)細(xì)胞培植可能會(huì)低落MSC的醫(yī)治效果。例如，來自負(fù)鼠骨髓的低代數(shù)(P4)MSC比高代數(shù)(P40)MSC在體外引誘分解為多巴胺能樣細(xì)胞的效率更高[76]。與低代數(shù)(P2-3)MSC相比，高代數(shù)(P7)MSC的條件培植基表現(xiàn)其神經(jīng)護(hù)衛(wèi)功效低落[77]。應(yīng)用大鼠疾病模子，發(fā)掘培植擴(kuò)增的小鼠MSC的心臟護(hù)衛(wèi)用途跟著傳代數(shù)目的增長(zhǎng)而低落，并在第5代時(shí)喪失[78]。近來的鉆研發(fā)掘，人骨髓MSC的復(fù)制性蒼老是由于泛素C(UBC)表白低落所致[79]。多聚(ADP-核糖)聚合酶-1(PARP-1)通過依附于損傷響應(yīng)激酶ATM的復(fù)雜燈號(hào)機(jī)制來響應(yīng)DNA損傷而被激活[80]。低代數(shù)(P2-3)表白較高水平PARP-1的人骨髓MSC比高代數(shù)(P>10)的MSC對(duì)輻射或遺傳毒劑引誘的DNA損傷具備更強(qiáng)的反抗力[81]。PARP-1在低傳代MSCs中的敲除導(dǎo)致對(duì)輻射引誘的凋亡的敏浸染[81]。是以，在MSC永遠(yuǎn)培植中刺激UBC和PARP-1的表白是延緩復(fù)制性蒼老的有效路子。固然第3代MSC的大范圍培植能夠滿足臨床運(yùn)用的需求[82]，但我們也需求留意大范圍培植過程當(dāng)中發(fā)生的細(xì)胞復(fù)制蒼老[35, 66]。辣么，在現(xiàn)實(shí)操縱中，應(yīng)該拔取哪一代的MSC開展臨床鉆研?不言而喻的是，不同的培植工藝，MSC發(fā)掘復(fù)制性蒼老的代數(shù)會(huì)不同樣。有些試驗(yàn)室培植MSC到第7代就彰著發(fā)掘復(fù)制性蒼老，有些試驗(yàn)室培植到第10代才發(fā)掘彰著的復(fù)制性蒼老。
04、不同構(gòu)造來源的MSC具備不同的免疫調(diào)節(jié)才氣
少許綜述已經(jīng)闡述了MSC和免疫細(xì)胞之間互相用途的可能機(jī)制[83-87]。MSC具備壯大的免疫按捺后勁，這與劑量呈正關(guān)聯(lián)，但是，產(chǎn)業(yè)化的大范圍培植的MSC在3期試驗(yàn)中卻未能有效醫(yī)治激素難治性急性GVHD[88]。一篇綜述說明了可能原因：供體差異，表觀遺傳重編程，免疫原性和冷凍保存[89]。另一項(xiàng)關(guān)于MSC醫(yī)治激素難治性GVHD的體系綜述和meta說明發(fā)掘，MSC單次醫(yī)治后6個(gè)月的存活率為63%，而且與患者的年齡、MSCs培植液或提供的MSCs劑量沒有差異[90]。但即便MSC具備壯大的免疫調(diào)節(jié)潛能，MSC在GVHD的3期臨床失利的原因仍需深刻鉆研和觀察。
永遠(yuǎn)培植是否妨礙了MSC的免疫調(diào)節(jié)功效?當(dāng)前的鉆研結(jié)果并不一致?；隗w外試驗(yàn)，MSC的免疫按捺用途從第2代到第7代沒有彰著差別[91]。也有鉆研發(fā)掘人臍帶MSC從第4代到第9代之間的免疫調(diào)節(jié)功效有降落的趨向[92]。有爭(zhēng)議的是，第15代人臍帶MSC的按捺活性高于第3代[93]。但是，在抗藥性GVHD患者中，接管健康救濟(jì)者低代數(shù)MSC(P1-2)的患者1年生計(jì)率為75%，而應(yīng)用高代數(shù)MSC(P3-4)的患者1年生計(jì)率為僅21%[94]。永遠(yuǎn)培植(從P3到P7)對(duì)大鼠骨髓MSC的免疫寬免沒有任何彰著的影響[95]。
有鉆研提示臍帶和羊膜來源的MSC的免疫調(diào)節(jié)才氣彰著優(yōu)于骨髓和臍血來源[96]。脂肪MSC的免疫調(diào)節(jié)才氣也彰著優(yōu)于骨髓MSC[97-99]。但是，近來的一項(xiàng)鉆研評(píng)釋，脂肪MSC表現(xiàn)出最近自相像供體的骨髓MSC略高的免疫按捺才氣，但是沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[100]。這一結(jié)果與小鼠試驗(yàn)一致，即來源于同一個(gè)小鼠的脂肪MSC和骨髓MSCs在按捺T細(xì)胞增殖的免疫按捺才氣上沒有差異[101]。有趣的是，MSC的免疫調(diào)節(jié)才氣和本身的增殖后勁之間沒有彰著的干系[13, 102]。是以，我們需求明白影響MSC免疫按捺才氣的成分，而后選定免疫按捺才氣最強(qiáng)的MSC用于免疫性疾病的醫(yī)治。
05、癥情況可能無益于MSC發(fā)揚(yáng)醫(yī)治用途
與傳統(tǒng)的化學(xué)藥物不同，MSC是一種與情況互相用途的活細(xì)胞。在某些條件下，MSC可能作為促炎細(xì)胞，并穿插發(fā)掘可溶性外源抗原作為其抗原呈遞細(xì)胞特征的一片面[85, 103]。攪擾素-γ刺激骨髓MSC上調(diào)MHC-II分子的表白，并將外源性抗原呈遞給T細(xì)胞[96, 104]。有趣的是，炎癥情況并無增長(zhǎng)來自臍帶、臍帶血和羊膜的MSC的HLA-DR表白[8, 96, 105-107]。動(dòng)物試驗(yàn)評(píng)釋，攪擾素-γ與T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌的TNF-α團(tuán)結(jié)引誘骨髓MSC凋亡，從而按捺骨髓MSC對(duì)骨愈合的影響[108, 109]。炎性因子IL-2激活的NK細(xì)胞和CD3/CD28激活的T細(xì)胞均可通過Fas/FasL路子引誘MSC凋亡[110, 111]。炎癥情況也能夠增長(zhǎng)HLA-DR的表白，從而加快MSC的肅清[96]。炎性細(xì)胞因子也通過引誘BECN1的表白協(xié)同引誘MSC自噬，這減弱了MSC醫(yī)治試驗(yàn)性本身免疫性腦脊髓炎的療效[112]。有爭(zhēng)議的是，在用攪擾素-γ[113, 114]或白細(xì)胞介素-17[115]預(yù)處理后，骨髓MSC的醫(yī)治效果加強(qiáng)。高水平的血清攪擾素-γ能夠瞻望舉止期類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者對(duì)骨髓MSC醫(yī)治的優(yōu)越臨床反饋[116]。與正常脊髓構(gòu)造提取物相比，慢性損傷脊髓構(gòu)造提取物顯赫激動(dòng)MSC分泌VEGF[117]。從創(chuàng)傷腦構(gòu)造和缺血腦構(gòu)造制備的提取物也能夠激動(dòng)MSC中種種神經(jīng)養(yǎng)分開展因子的表白[118, 119]。
急性肝功效衰竭的豬試驗(yàn)發(fā)掘，緊張的炎癥情況限定了MSC的效果，因?yàn)镸SC在緊張炎癥的肝臟情況中存活率低[120]。MSC未能進(jìn)步伴有滿身性炎癥的慢加急性肝功效衰竭患者的存活率，但是減輕炎癥彰著有益于進(jìn)步MSC的醫(yī)治效果[121]。在一項(xiàng)MSC醫(yī)治兒童激素難治性GVHD的多中心臨床鉆研中，MSC在疾病早期介入醫(yī)治比晚期醫(yī)治更有效[122]。這些數(shù)據(jù)清楚地評(píng)釋，緊張的炎癥情況可能會(huì)減弱MSC的醫(yī)治效果。緊張的是，同種異體MSC輸入能夠引誘CD4+和CD8+T細(xì)胞的影象表型[123]，這評(píng)釋當(dāng)相像來源的同種異體MSC從新輸注到患者體內(nèi)時(shí)，會(huì)發(fā)生更快的肅清。如上所述，輸注的MSCs最終被宿主T細(xì)胞、NK細(xì)胞和巨噬細(xì)胞肅清或殺死。是以，需求屢次輸注骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，以確保預(yù)期的顯然醫(yī)治效果。
06、MSC輸入后的體內(nèi)漫衍
曾經(jīng)等候MSC輸注后能夠像造血干細(xì)胞同樣在體內(nèi)永遠(yuǎn)存活，隨同畢生。但是，大批的鉆研評(píng)釋輸入的MSC不行在活體中長(zhǎng)光陰存活[123-126]。肺臟是靜脈打針MSC需求橫跨的首個(gè)屏蔽，因?yàn)橛捎诜窝荏w系的特征，大多數(shù)靜脈輸入的MSC被困在肺內(nèi)[127-129]。MSC靜脈輸注后1小時(shí)，大概50-60%的MSC保存在肺內(nèi)，3小時(shí)后比例降至30%并保持96小時(shí)[130, 131]。在存在肺損傷的情況下，被困在肺中的MSC數(shù)目增長(zhǎng)[124, 132]。當(dāng)MSC滯留在肺臟時(shí)，MSC被片面微情況激活，分泌大批的抗炎因子TSG-6，這有益于削減炎癥和削減心肌梗死面積[132]。穿過肺臟后，MSC到達(dá)肝臟、腎臟和脾臟[26, 126, 127, 133-135]。狒狒試驗(yàn)證據(jù)評(píng)釋，經(jīng)外周靜脈輸入骨髓MSC，自體MSC和同種異體MSC的體內(nèi)漫衍沒有彰著差異[125]。與同基因或免疫缺點(diǎn)小鼠相比，健康免疫完全異基因小鼠的MSC存活光陰彰著收縮[123]。動(dòng)物試驗(yàn)評(píng)釋，免疫體系負(fù)責(zé)肅清輸入的MSC。MSC險(xiǎn)些不表白MHC II類分子(HLA-DR)，這個(gè)MHC II類分子要緊是惹起免疫反饋，為何MSC脫離機(jī)體內(nèi)原來存在地位的微情況后，終于會(huì)被機(jī)體免疫細(xì)胞肅清掉?不論血管內(nèi)打針或是片面打針，MSC都不行永遠(yuǎn)存活。
已證實(shí)MSC表白多種細(xì)胞表面粘附分子[136, 137]和介入MSC遷徙和粘附的卵白酶[138, 139]。與骨髓MSC相比，臍血MSC更輕易通過肺部，因?yàn)槟氀狹SC胞體更小，而且表白的CD49f和CD49d水平彰著高于骨髓MSC[133]。有趣的是，用硝普鈉預(yù)處理后，肺微血管體系中的MSC扣留彰著削減[126, 128]。這種現(xiàn)象歸因于硝普鈉產(chǎn)生的一氧化氮(NO)惹起的血管擴(kuò)大，增長(zhǎng)了血液流量，隨后導(dǎo)致MSC疾速通過肺部。是以，硝普鈉預(yù)處理有效加強(qiáng)了MSC修復(fù)CCl4引誘的小鼠肝纖維化的醫(yī)治效果[140]。在一項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，用111In-oxine(噴射性示蹤元素)標(biāo)志的自體骨髓MSC通過外周靜脈注入失代償期肝強(qiáng)硬患者，標(biāo)志的MSC開始在肺中蘊(yùn)蓄堆積，而后在接下來的幾小時(shí)到幾天內(nèi)漸漸轉(zhuǎn)移到肝臟和脾臟[141]。
動(dòng)物試驗(yàn)也證實(shí)，直接打針到構(gòu)造中的MSC在體內(nèi)同樣不行保持永遠(yuǎn)存活，如腦[142, 143]，關(guān)節(jié)腔[144, 145]，心肌[146, 147]。頸動(dòng)脈打針MSC也存在同樣的現(xiàn)象[148-150]。由于操縱簡(jiǎn)單，MSC頸動(dòng)脈打針被用于醫(yī)治腦部疾病，但是需求留意形成細(xì)胞團(tuán)后導(dǎo)致的細(xì)小血管的栓塞。片面微量打針到大鼠腦紋狀體的骨髓MSC能夠沿著已知的路子遷徙到胼胝體和大腦皮層，遷徙路子相似神經(jīng)干細(xì)胞遷徙到大腦的連續(xù)層[142]和腦血管[143]。通過靜脈打針的人MSC也能夠橫跨血腦屏蔽遷徙到創(chuàng)傷性腦損傷大鼠的受損皮質(zhì)邊沿[151]，不妨因?yàn)槟X外傷后血腦屏蔽的通透性增長(zhǎng)[152]。出其不意的是，人骨髓MSC和大鼠骨髓MSC通過大鼠的頸內(nèi)動(dòng)脈輸送后，在脾臟、腎臟、肝臟中同時(shí)發(fā)掘了人MSC和大鼠MSC的存在，這說明MSC經(jīng)過頸內(nèi)動(dòng)脈后遷徙到內(nèi)臟構(gòu)造[149, 150]。
07、優(yōu)化MSC醫(yī)治計(jì)劃
醫(yī)治計(jì)謀應(yīng)包含充足劑量的MSC、醫(yī)治路子、醫(yī)治機(jī)遇，和/或與其余藥物的團(tuán)結(jié)。MSC的品質(zhì)與不同的培植體系和來源密切有關(guān)，乃至直接影響到MSC的動(dòng)物試驗(yàn)和臨床鉆研結(jié)果[63]。MSC的臨床前鉆研數(shù)據(jù)并不行很好地引導(dǎo)臨床運(yùn)用的計(jì)劃斷定。在臨床鉆研中，每個(gè)患者應(yīng)用的MSC數(shù)目從4000個(gè)到數(shù)億個(gè)不等。片面介入醫(yī)治的最低劑量發(fā)生在用4500個(gè)MSC醫(yī)治的股骨頭壞死的臨床病例[153, 154]。糖尿病肢體大皰性疾病的介入醫(yī)治最高劑量為8.6億個(gè)MSC[155]。滿身輸液量普通為(1-10)x106/kg。當(dāng)前臨床靜脈輸入的最高劑量發(fā)當(dāng)今MSC與造血干細(xì)胞配合移植時(shí)，劑量為10x106/kg[156]。有趣的是，一項(xiàng)meta說明評(píng)釋，劑量并不影響接管單次輸注MSC醫(yī)治的急性GVHD患者的存活率[90]。表面上，MSC的最好劑量取決于不同的疾病和移植路子，可能存在一個(gè)局限，在這個(gè)局限內(nèi)，劑量越高，療效越好。
MSC在漫衍和代謝上與傳統(tǒng)藥物有很大不同，在健康和病體中的漫衍也是不同的，因?yàn)镸SC能夠主動(dòng)趨化到損傷部位。在動(dòng)物試驗(yàn)中，傳統(tǒng)藥物需求屢次給藥以保持穩(wěn)定的血藥濃度，而當(dāng)今還未認(rèn)識(shí)到MSC也需求屢次打針來保持必然的有效細(xì)胞濃度。人們期望MSC只用一次移植就能治愈少許疾病，就像造血干細(xì)胞同樣。究竟上，鉆研評(píng)釋，用于醫(yī)治心臟病的MSC醫(yī)治，惟有不到1%的移植細(xì)胞在打針后1周內(nèi)存活[157, 158]，這意味著需求屢次輸注來保持醫(yī)治效果。要是進(jìn)行一次醫(yī)治，低劑量和高劑量MSC之間的療效沒有差異[159]。反復(fù)輸注MSC導(dǎo)致肝衰竭疾病更好的臨床結(jié)果[160, 161]，而單純的MSC醫(yī)治未能產(chǎn)生彰著的永遠(yuǎn)(48周)療效[162]。值得留意的是，當(dāng)MSC醫(yī)治與藥物[159]和其余醫(yī)治[163, 164]相結(jié)合時(shí)，將獲得優(yōu)越的臨床結(jié)果。別的，盡管鮮活和冷凍的骨髓MSC都具備相像的開展特征，但來自鮮活骨髓MSC具備更高的生氣[165]。
別的，在應(yīng)用MSC醫(yī)治不同疾病時(shí)，需求更多的證據(jù)來斷定最好劑量。我們先前已經(jīng)談?wù)撨^MSC醫(yī)治GVHD的計(jì)謀優(yōu)化[166]。即便患者具備相像的體重，在醫(yī)治免疫性疾病和其余疾病時(shí)，MSC的劑量也可能不同。是以，MSC的劑量與疾病的亞型密切關(guān)聯(lián)。例如，IV型GVHD可能需求比II型更高劑量的MSC。這一假定需求在來日的臨床鉆研中獲得證實(shí)。
08、分解可能不是MSC的醫(yī)治機(jī)制
干細(xì)胞生態(tài)位(龕，Niche)是指與干細(xì)胞互相用途以調(diào)節(jié)細(xì)胞命運(yùn)的微情況，相當(dāng)于干細(xì)胞的窩，例如骨髓中的造血干細(xì)胞生態(tài)位[167-170]，毛囊中的毛囊干細(xì)胞生態(tài)位[171-173]，以及隱窩堿基中的腸道干細(xì)胞生態(tài)位[174-176]。這個(gè)干細(xì)胞生態(tài)位的要緊功效是錨定和滋潤(rùn)干細(xì)胞，既幸免干細(xì)胞的疾速耗竭，同時(shí)幸免過度興旺的干細(xì)胞增殖[177]。普通情況下，干細(xì)胞在其生態(tài)位中保持靜止?fàn)顩r。當(dāng)汲取到刺激燈號(hào)時(shí)，周圍的微情況激動(dòng)干細(xì)胞自我更新或分解成子細(xì)胞以形成新的構(gòu)造[178]。要是患者的自體造血干細(xì)胞被藥物或輻射殺死，騰出空間來接納移植進(jìn)來的造血干細(xì)胞，在這個(gè)生態(tài)位里面，新移植進(jìn)來的造血干細(xì)胞才氣發(fā)揚(yáng)再生整個(gè)血液和免疫體系的功效[179]。
MSCs已被證實(shí)在體內(nèi)[180, 181]和體外[182]可分解為成骨細(xì)胞。在嚙齒動(dòng)物成骨發(fā)育不全(OI)模子中，在骨髓MSC移植以前對(duì)骨進(jìn)行照射處理，這有助于骨髓MSC歸巢到骨質(zhì)生態(tài)位中，而后向成骨分解[183, 184]。干細(xì)胞生態(tài)位提供干細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)微情況，控制干細(xì)胞的增殖舉止，保持干細(xì)胞群體。但身材內(nèi)的MSC生態(tài)位在何處?有鉆研提示MSC生態(tài)位類位于血管周圍，并與血管密度關(guān)聯(lián)[185-187]。骨髓MSC在體內(nèi)的動(dòng)靜漫衍評(píng)釋，要是受者的骨髓未經(jīng)藥物或輻射處理，則惟有大概0.4%的注入MSC能夠遷徙到骨髓中[126, 133]。是以，可能MSC惟有遷徙到骨髓的血管周圍空間時(shí)(MSC生態(tài)位)才氣幸免機(jī)體免疫體系對(duì)MSC的肅清，從而有機(jī)會(huì)向成骨分解。這也注釋了為何不論血管內(nèi)打針或是片面打針，MSC都不行永遠(yuǎn)存活。
絕大多數(shù)輸入的MSC并不行永遠(yuǎn)存活，這也是MSC安全性的一個(gè)緊張?jiān)?，而且MSC的醫(yī)治機(jī)制是由于分泌的可溶性因子[13, 188-192]，例如改善心力衰竭的VEGF[193]，HGF用于多發(fā)性強(qiáng)硬癥[194]和肝臟疾病[195, 196]，IGF-1和EGF用于傷口修復(fù)[197]。這些因子通過削減炎癥和削減構(gòu)造細(xì)胞的凋亡或通過刺激構(gòu)造內(nèi)源性干細(xì)胞的增殖和分解來加強(qiáng)受損構(gòu)造的修復(fù)[198-201]。別的，MSC通過分泌養(yǎng)分分子來支持造血，包含細(xì)胞因子和開展因子[202-204]，這已被動(dòng)物模子試驗(yàn)所證實(shí)[198, 205-207]?；隗w內(nèi)動(dòng)靜漫衍，MSC更有可能通過“觸摸即走(touch and go)”[83]或“擊中即跑(hit and run)”[191]機(jī)制發(fā)揚(yáng)其醫(yī)治用途，在遷徙到受損器官后，MSC分泌應(yīng)激引誘的醫(yī)治分子或直接與靶細(xì)胞互相用途，而后被機(jī)體肅清。
09、健康人和疾病患者的MSC
根基上，全部含有結(jié)締構(gòu)造的器官都含有MSC[208]。MSC具備壯大的免疫按捺才氣，為何本身免疫性疾病仍舊會(huì)發(fā)生在人類身上?接續(xù)有證據(jù)評(píng)釋，從本身免疫性疾病患者分別辨別出來的MSC具備形狀和少許功效的異常[209-215]。來自再生停滯性血虛[214]，多發(fā)性骨髓瘤患者[213]，體系性紅斑狼瘡[209]，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[215]和特發(fā)性血小板削減性紫癜(ITP)患者[212]的骨髓MSC的免疫按捺功效有不同水平的受損。與健康人真皮來源的MSC相比，銀屑病患者真皮MSC在P3和P5代闡揚(yáng)出異常的與炎癥和根基細(xì)胞活性關(guān)聯(lián)的基因表白模式[216]。轉(zhuǎn)錄組說明揭示了來自多發(fā)性骨髓瘤患者的骨髓MSC在細(xì)胞周期、免疫調(diào)節(jié)功效和成骨細(xì)胞分解方面有異常轉(zhuǎn)變[217]。別的，自體骨髓MSC輸入醫(yī)治未能改善體系性紅斑狼瘡的疾病舉止進(jìn)展[210]。辣么本身免疫性疾病的發(fā)生和MSC的免疫按捺功效異常有沒有關(guān)聯(lián)，誰(shuí)是因，誰(shuí)是果?不妨MSC免疫按捺才氣受損未能按捺本身免疫性疾病的發(fā)生和開展。
別的，股骨頭壞死患者骨髓MSC的增殖和成骨分解才氣低落[218-220]，這可能與自體骨髓中MSC的異常lncRNA表白譜[218]和FZD1基因的異常CpG島甲基化[221]有關(guān)。固然骨髓MSC在臨床關(guān)聯(lián)劑量下對(duì)化療藥物的殺傷具備必然的反抗性[222, 223]，但大劑量化療藥物會(huì)對(duì)骨髓基質(zhì)導(dǎo)致緊張妨礙，從而導(dǎo)致造血支持才氣顯赫低落[224-228]。
010、總結(jié)和瞻望
自1995年初次臨床運(yùn)用以來[229]，MSC已被用于醫(yī)治多種疾病。但是，MSC的療效并不使人寫意，特別是在大范圍的3期臨床試驗(yàn)中未能到達(dá)預(yù)期的效果。在查閱大批MSC細(xì)胞生物學(xué)和臨床鉆研文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出影響MSC療效的三個(gè)緊張成分，即MSC的細(xì)胞品質(zhì)、醫(yī)治計(jì)謀和疾病適應(yīng)證的選定。
如上所述，來自不同構(gòu)造來源的MSC具備必然的功效差異，要緊闡揚(yáng)在增殖才氣、分泌的細(xì)胞因子譜、蒼老表型和免疫調(diào)節(jié)方面，這可能與最好醫(yī)治效果密切關(guān)聯(lián)。但是若何界說MSC的品質(zhì)呢?這是一個(gè)最緊張的疑問，同時(shí)也很難澄清。也能夠“生物學(xué)效率”(Bio-Efficiency)這個(gè)術(shù)語(yǔ)能很好的形貌MSC的細(xì)胞品質(zhì)。生物學(xué)效率寬泛運(yùn)用于醫(yī)學(xué)藥理學(xué)和疫苗等平臺(tái)。MSC有兩個(gè)驚人的功效：對(duì)不同免疫細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)和激動(dòng)構(gòu)造再生的才氣。MSC的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制與修復(fù)構(gòu)造的機(jī)制彰著不同。是以，生物學(xué)效率必需與特定的疾病相聯(lián)系。
制造培植工藝上的差異導(dǎo)致了MSC功效特征的變異性，包含其最早被證實(shí)的成骨分解和支持造血的才氣[230]，這評(píng)釋需求優(yōu)化尺度化制造法式[231]。更緊張的是，為了在來日的大范圍臨床試驗(yàn)中獲得使人寫意的結(jié)果，鉆研者需求眷注培植MSC的品質(zhì)和醫(yī)治計(jì)謀，而且不同的疾病，其對(duì)應(yīng)的醫(yī)治計(jì)謀也應(yīng)該不同。而MSC提供商則需求眷注整個(gè)MSC制造制備工藝，在“品質(zhì)源于設(shè)計(jì)(QbD)”的引導(dǎo)準(zhǔn)則下，提供穩(wěn)定的高品格的MSC產(chǎn)品。
參考文獻(xiàn)：暫不提供
