自體來源干細(xì)胞和異體來源干細(xì)胞，你知道該怎么選擇嗎？
小楊 / 2024-11-29 09:23:27
百歐博偉生物：在醫(yī)療手術(shù)中，移植自體細(xì)胞或組織通常被視為一種安全高效的方法，然而，情況并非總是如此絕對。以間充質(zhì)干細(xì)胞療法為例，使用“自體”與“異體”干細(xì)胞均各自具有獨(dú)特優(yōu)勢，選擇何種方式需根據(jù)個(gè)體差異而定。年齡和身體狀況是選擇時(shí)的重要參考因素，一般而言，對于40歲以上或處于疾病及亞健康狀態(tài)的患者，自體干細(xì)胞可能并非最佳選擇，而對于其他患者，則可以考慮使用。
那么，這一結(jié)論的背后原因是什么呢？本文將結(jié)合過往研究，深入探討異體與自體干細(xì)胞的選擇問題。
2022年，在影響因子高達(dá)40.8的《Signal Transduction and Targeted Therapy》期刊上，一項(xiàng)綜述研究指出，MSC在治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病及肺纖維化、代謝/內(nèi)分泌相關(guān)疾病、骨關(guān)節(jié)炎和心血管疾病等方面展現(xiàn)出巨大潛力。在全球范圍內(nèi)，利用干細(xì)胞對抗衰老也已經(jīng)成為一種備受矚目的潮流和趨勢。
當(dāng)談及MSC的具體應(yīng)用時(shí)，人們的意見并不統(tǒng)一。有人主張使用自體MSC，理由是“自產(chǎn)自用”的方式更加安全可靠，且回輸?shù)母杉?xì)胞由于與自身組織相容性好，因此更不易被機(jī)體代謝。而另一派則主張使用嬰兒圍產(chǎn)組織來源的異體MSC，他們認(rèn)為這樣做不僅簡化了采集流程，還能獲得具有更優(yōu)越生物學(xué)特性的MSC，實(shí)現(xiàn)了“變廢為寶”。
不可否認(rèn)，這兩種觀點(diǎn)都具有一定的合理性。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，我們還需要考慮多種因素，如年齡、身體狀況、治療時(shí)效以及患者的承受能力等，這些因素都可能影響干細(xì)胞的選擇和使用效果，使問題變得更為復(fù)雜。
一、衰老與疾病 自體干細(xì)胞的兩道“枷鎖”
間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）是自然界中組織修復(fù)與再生的重要基石，其強(qiáng)大的自我更新能力和向多種細(xì)胞類型分化的能力，使其成為向成骨細(xì)胞、成肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和軟骨細(xì)胞等細(xì)胞分化的理想選擇。此外，MSC還具備免疫調(diào)節(jié)和抗炎的獨(dú)特功能，為其在治療領(lǐng)域的應(yīng)用增添了更多可能性。
值得一提的是，MSC的來源相當(dāng)廣泛，從成年人的牙髓、脂肪到骨髓中都能找到其蹤跡。這意味著，我們可以從自身獲取這種“天然藥物”，以自然的方式修復(fù)身體損傷、對抗疾病，而且這種做法既無倫理風(fēng)險(xiǎn)，也幾乎不會(huì)帶來副作用。
正是這些卓越的特性，吸引了大量科學(xué)家投身于自體干細(xì)胞的研究，并將其應(yīng)用于糖尿病、心腦血管疾病、神經(jīng)退行性疾病等疑難雜癥的治療中，取得了顯著成效。自體干細(xì)胞也因此被眾多專家共識(shí)所認(rèn)可，成為治療心力衰竭、下肢慢性缺血性疾病等疾病的重要手段。
然而，在干細(xì)胞研究的深入探索中，研究者們也逐漸發(fā)現(xiàn)了自體干細(xì)胞存在的局限性。
自體干細(xì)胞受限于年齡
我們體內(nèi)的干細(xì)胞并非一成不變，其數(shù)量和功能都會(huì)隨著年齡的推移而經(jīng)歷顯著的下降，這種變化可以通過具體的數(shù)字和圖形來直觀展現(xiàn)。
1、數(shù)量驟降95%
Arnold Caplan，間充質(zhì)干細(xì)胞的先驅(qū)人物，于2007年進(jìn)行了一項(xiàng)研究，測定了從新生兒到80歲的人體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BM-MSC）含量變化。
研究結(jié)果顯示，在生命的最初階段，即新生兒期，骨髓中BM-MSC的比例最高，約為每1萬個(gè)骨髓細(xì)胞中有1個(gè)BM-MSC。但隨著時(shí)間的推移，這一比例發(fā)生了顯著變化。到了80歲高齡時(shí)，骨髓中BM-MSC的含量已大幅減少，每200萬個(gè)骨髓細(xì)胞才能找到1個(gè)BM-MSC，僅為新生兒時(shí)期的兩百分之一。這一發(fā)現(xiàn)揭示了老年人骨折后恢復(fù)緩慢的一個(gè)重要原因。
2、擴(kuò)增能力顯著下降
強(qiáng)大的擴(kuò)增能力是確保獲得足夠數(shù)量干細(xì)胞以滿足臨床治療要求的關(guān)鍵。亞利桑那大學(xué)醫(yī)學(xué)院曾開展了一項(xiàng)研究，將參與者依據(jù)年齡劃分為年輕組（＜30歲）、成年組（35-50歲）和老年組（＞60歲），并對各組脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞（AT-MSC）的擴(kuò)增能力進(jìn)行了檢測。
研究揭示了一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)：相較于40歲以下的AT-MSC，50歲以上的AT-MSC在擴(kuò)增過程中表現(xiàn)出了顯著的衰老特征。特別是，SA-β-gal活性這一衰老細(xì)胞的生物標(biāo)志物，在50歲以上的AT-MSC中含量顯著升高，幾乎是40歲以下AT-MSC的兩倍。
接下來的擴(kuò)增測試進(jìn)一步驗(yàn)證了之前的觀察結(jié)果：年輕組和成年組的干細(xì)胞能夠擴(kuò)增出規(guī)模更大的細(xì)胞集落。然而，老年組的干細(xì)胞則表現(xiàn)出了增殖速度減慢和細(xì)胞倍增時(shí)間延長的特點(diǎn)，導(dǎo)致最終形成的集落規(guī)模遠(yuǎn)小于前兩個(gè)年齡組。
3、分化能力顯著下降
為了更全面地了解MSC的分化特性，亞利桑那大學(xué)醫(yī)學(xué)院對不同年齡段的AT-MSC進(jìn)行了深入的分化能力分析，重點(diǎn)關(guān)注其向脂肪細(xì)胞、骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞分化的能力。研究結(jié)果顯示，年齡對AT-MSC的成脂分化潛能并無顯著影響，然而，在評估骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞的分化時(shí)，老年干細(xì)胞的分化能力明顯較弱，再次顯現(xiàn)出劣勢。
在分化為成骨細(xì)胞時(shí)，年輕組的AT-MSC產(chǎn)生的基質(zhì)量明顯高于成年組和老年組。此外，RT-PCR分析還顯示，年輕AT-MSC中的成骨特異性基因表達(dá)水平更高，且骨鈣素和堿性磷酸酶的倍數(shù)表達(dá)也更為顯著。
然而，在向軟骨細(xì)胞分化方面，老年組的AT-MSC在軟骨基質(zhì)形成和相關(guān)基因表達(dá)上均顯著落后，特別是在聚集蛋白聚糖的表達(dá)上，年輕組為10.0 ± 1.5，成年組降至4.3 ± 0.2，而老年組更是低至1.8 ± 0.4。這些結(jié)果共同表明，供體年齡對AT-MSC向軟骨分化的潛能具有抑制作用。至于向神經(jīng)細(xì)胞分化，盡管各年齡段的AT-MSC均能表現(xiàn)出神經(jīng)元樣特征，但在后期傳代誘導(dǎo)擴(kuò)增時(shí)，年輕AT-MSC仍展現(xiàn)出優(yōu)于老年細(xì)胞的性能。
自體干細(xì)胞受限于供體健康
疾病的存在也是影響體內(nèi)干細(xì)胞質(zhì)量的一個(gè)重要因素，這一點(diǎn)與年齡同樣重要。
根據(jù)2017年發(fā)表在《Stem Cells Translational Medicine》（影響因子高達(dá)6.9）上的一項(xiàng)研究，長期患有2型糖尿病的個(gè)體，其干細(xì)胞的增殖能力、免疫抑制潛力及存活率均會(huì)降低。文章建議，對于糖尿病病史超過10年且體型肥胖的患者，應(yīng)避免使用自體干細(xì)胞進(jìn)行治療。
此外，有研究表明，從系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和特發(fā)性血小板減少性紫癜患者的骨髓中獲取的MSC，其形態(tài)異常，且增殖速度變慢、免疫調(diào)節(jié)功能減弱。
這一點(diǎn)在治療選擇上也有所體現(xiàn)，如2022年發(fā)布的《異體間充質(zhì)干細(xì)胞治療系統(tǒng)性紅斑狼瘡專家共識(shí)》指出，在中國利用MSC治療系統(tǒng)性紅斑狼瘡的695例病例中，接受自體MSC移植的僅有4例，其余691例均選擇了異種MSC移植。
因此，如果你的年齡不超過40歲且身體健康（無影響干細(xì)胞質(zhì)量的疾病或亞健康狀態(tài)），自體間充質(zhì)干細(xì)胞是一個(gè)很好的選擇；否則，異體間充質(zhì)干細(xì)胞可能更為合適。
二、“異”軍突起，異體干細(xì)胞打開成藥可能性
一提到異體，許多人首先想到的是配型問題。但在此有必要澄清一個(gè)誤區(qū)：與造血干細(xì)胞相比，異體間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）在回輸過程中并不需要配型。這是因?yàn)镸SC具有極低的免疫原性，它們不表達(dá)具有強(qiáng)烈免疫刺激性的白細(xì)胞抗原HLA-DR，且HLA-A、HLA-B的表達(dá)也極低，幾乎可以忽略不計(jì)。
因此，使用異體MSC并不會(huì)觸發(fā)免疫排斥反應(yīng)。這一“免疫特權(quán)”極大地拓寬了異體MSC的應(yīng)用領(lǐng)域，使得自體與異體MSC的研究數(shù)量在整體上保持平衡，而近年來，異體MSC的研究更是呈現(xiàn)出超越自體的勢頭。
這一現(xiàn)象的成因是多方面的。其中，異體MSC的來源是一個(gè)關(guān)鍵因素。
它們大多取自新生兒的圍產(chǎn)組織，如胎盤、臍帶和羊膜，這些MSC因此被稱為“零歲細(xì)胞”，不存在因年齡增長而帶來的問題。
2021年，愛爾蘭國立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)對臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（UC-MSC）、脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞（AT-MSC）以及骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BM-MSC）的生物學(xué)特性進(jìn)行了深入對比，揭示了它們之間的不同。
1、論增殖能力：UC-MSC＞AT-MSC＞BM-MSC；
2、論免疫原性：UC-MSC的HLA抗原表達(dá)最低，并不容易被免疫系統(tǒng)清除；
3、論免疫調(diào)節(jié)：UC-MSC＞AT-MSC和BM-MSC；
4、論抑制炎癥：UC-MSC、BM-MSC和AT-MSC都能有效抗炎，只是機(jī)制略有不同；
5、論分化潛能：存在一種由表觀遺傳因素驅(qū)動(dòng)的“組織記憶”效應(yīng)，驅(qū)使BM-MSC易分化為成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞，AT-MSC易分化為脂肪，UC-MSC則比較特殊，它在分化為成骨細(xì)胞及軟骨細(xì)胞上能壓過BM-MSC，并具有相對較高的胰腺再生和神經(jīng)再生潛力。
綜上所述，與其他組織來源的MSC相比，臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（UC-MSC）在臨床應(yīng)用中具有更廣泛的適用性和更出色的生物學(xué)特性。
而且，異體MSC在時(shí)效性方面相較于自體MSC也更具優(yōu)勢。自體MSC治療需要經(jīng)過患者體內(nèi)采集、實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)（約4周）及治療等多個(gè)繁瑣步驟，整個(gè)流程通常需要一個(gè)月以上的時(shí)間。這對于那些急需治療的急性疾病患者（如脊髓損傷、心肌梗塞等）來說，無疑是一個(gè)嚴(yán)重的缺陷。
相較于自體MSC，異體MSC的生產(chǎn)流程具備更大的靈活性，因?yàn)樗梢栽?ldquo;需求”產(chǎn)生之前就已經(jīng)完成。制藥公司會(huì)提前從健康的供體身上提取MSC，經(jīng)過分離、擴(kuò)增等步驟制成藥品，并儲(chǔ)存在倉庫中以待使用。這使得異體MSC有望成為真正意義上可以批量生產(chǎn)和規(guī)范管理的“細(xì)胞藥品”。
此外，從采集的復(fù)雜性來看，自體干細(xì)胞的采集過程通常較為繁瑣，如“骨髓穿刺”或“抽脂手術(shù)”。以抽脂為例，醫(yī)生需要將一根空心金屬管（直徑范圍從1mm到10mm）插入患者的皮下脂肪層，一邊“破壞”脂肪組織，一邊抽取含血的脂肪混合物，這樣的過程往往會(huì)讓患者心生畏懼。而異體MSC則無需經(jīng)歷這一步驟，從而大大簡化了治療流程。
異體干細(xì)胞憑借其無需配型、卓越的生物學(xué)特性及高效便捷的使用特點(diǎn)，為新藥研發(fā)及更多疾病的治療開辟了新途徑，成為當(dāng)前干細(xì)胞治療領(lǐng)域的有力競爭者。
總的來說，在確保細(xì)胞品質(zhì)的基礎(chǔ)上，異體MSC和自體MSC都能為患者帶來非凡的益處。但根據(jù)患者的個(gè)體差異，對于40歲以下且身體健康的患者，自體MSC是更佳選擇；而對于40歲以上或身體狀況不佳的患者，異體MSC則成為更合適的選擇。
三、集優(yōu)點(diǎn)于一身iPS技術(shù)開創(chuàng)治療新路
再生醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展正引領(lǐng)我們走向一個(gè)不再需要在自體與異體間做出“擇優(yōu)選擇”的新時(shí)代，一個(gè)兼具“自體應(yīng)用”與“卓越生物學(xué)特性”的創(chuàng)新選項(xiàng)——誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）正逐步成為焦點(diǎn)。
回溯至21世紀(jì)初，日本京都大學(xué)的山中伸彌教授通過運(yùn)用四個(gè)轉(zhuǎn)錄因子（OCT4、SOX2、KLF4和c-MYC），成功地將成熟的纖維細(xì)胞“重置”為類似胚胎干細(xì)胞（ESC）的狀態(tài)，從而誕生了iPSC。
iPSC展現(xiàn)了與ESC相似的“全能分化能力”，能夠在適宜的誘導(dǎo)條件下分化成動(dòng)物體內(nèi)的絕大多數(shù)細(xì)胞類型，包括心肌細(xì)胞、胰島細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞，以及本文所關(guān)注的間充質(zhì)干細(xì)胞（iPSC-MSC）。
這一突破極大地拓寬了間充質(zhì)干細(xì)胞的獲取途徑，意味著我們可以無視供體的年齡和健康狀況，只需利用iPS技術(shù)將供體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為iPSC，并進(jìn)一步誘導(dǎo)分化，即可獲得具有年輕遺傳特質(zhì)的iPSC-MSC。
與天然的MSC相比，iPSC-MSC展現(xiàn)出了諸多顯著優(yōu)勢。據(jù)國際權(quán)威期刊《Stem Cell Research & Therapy》在今年10月發(fā)表的一篇論文中所述：
1、iPSC-MSC具有更強(qiáng)的增殖能力，并減少了與年齡相關(guān)的變化和異質(zhì)性。
2、分化能力方面，iPSC-MSC的脂肪分化能力較強(qiáng)；在免疫相關(guān)功能方面，iPSC-MSC表現(xiàn)出更強(qiáng)的免疫抑制能力。與UC-MSC相比，iPSC-MSC的抗炎因子表達(dá)更高，這使得它們在治療免疫相關(guān)疾病中更具潛力。
在疾病治療領(lǐng)域，iPSC-MSC同樣展現(xiàn)出了其獨(dú)特的優(yōu)勢。研究者們觀察到，iPSC-MSC的功能與傳統(tǒng)MSC相似，能夠調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)并促進(jìn)組織修復(fù)，同時(shí)在治療諸如心肌梗死、下肢缺血、炎癥性腸病和急性肺損傷等缺血和炎癥相關(guān)疾病方面展現(xiàn)出了不俗的潛力。此外，由于iPSC-MSC的卓越性質(zhì)，它在骨關(guān)節(jié)炎、椎間盤退變等研究領(lǐng)域中的治療效果甚至超越了傳統(tǒng)MSC。
iPSC-MSC不僅來源廣泛、數(shù)量充足，而且治療效果顯著、具有高度一致性，并能夠有效解決免疫排斥和倫理問題。它就像一個(gè)結(jié)合了“自體”與“異體”優(yōu)勢，且生物學(xué)特性更為卓越的“優(yōu)選方案”。因此，科學(xué)家們將iPSC-MSC視為未來細(xì)胞療法的關(guān)鍵細(xì)胞來源，并引領(lǐng)著干細(xì)胞治療領(lǐng)域的新趨勢。
北京百歐博偉生物技術(shù)有限公司的
微生物菌種查詢網(wǎng)提供微生物菌種保藏、測序、購買等服務(wù),是中國微生物菌種保藏中心的服務(wù)平臺(tái)，并且是集微生物菌種、菌種,ATCC菌種、細(xì)胞、培養(yǎng)基為一體的大型微生物查詢類網(wǎng)站，自設(shè)設(shè)備及技術(shù)的微生物菌種保藏中心！歡迎廣大客戶來詢！
下載附件
上一篇：冰淇淋大腸桿菌超標(biāo)的原因與危害及其應(yīng)對措施！
下一篇：探秘微生物檢驗(yàn)分析全過程：守護(hù)健康的微觀防線！