間充質幹細胞如何改變現代醫學

新冠肺炎疫情期間,間充質幹細胞被用到了重症患者的救治工作中。在我國,已經有一些新冠肺炎重症患者接受間充質幹細胞治療後新冠病毒檢測結果從陽轉陰。國際上,美國生物醫學高級研究與開發局(BARDA)將間充質幹細胞治療產品MultiStem®評價為與治療新冠肺炎高度相關的療法[1]。

近年來,間充質幹細胞已經在越來越多的疾病治療中展現出了應用前景,並逐漸影響著現代醫學的發展。同時,全球人口老齡化和慢性疾病的日益流行正增加了人們對間充質幹細胞治療的興趣。

在過去150年中,人類平均壽命翻了一番,預期人類壽命還會持續增長。在我國,預計至2050年60歲以上老年人口將有5億。日本政府預計,未來20年內,65歲以上老年人口將佔總人口的50%。類似的人口結構也正影響著歐洲和美國。這些因素都在加速細胞療法的發展,尤其是間充質細胞治療的市場發展機會。

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全球市場調研機構ARC(Analytical Research Cognizance)發佈的報告顯示[2],全球間充質幹細胞市場正在迅速發展,2020年至2025年間複合年增長率為4.3%,預計至2025年底市場規模將達到2.3億美元。報告指出,未來幾年亞太地區將佔據更多的市場份額,尤其是中國。

間充質幹細胞於1991年首次被發現,最初從骨髓中被分離出來,後來科學研究發現間充質幹細胞還存在於其他組織中,包括脂肪組織、牙髓、腎臟、肺、肝臟以及圍產組織中(胎盤和臍帶等)。

1999年,科學家首次在《科學》雜誌證明了間充質幹細胞具有多向分化的能力,可以分化為脂肪細胞、成骨細胞、軟骨細胞等等。

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近年來,間充質幹細胞治療疾病的潛力在越來越多的研究中被證實。間充質幹細胞的臨床實用性主要歸因於以下四個關鍵生物學特性。

(1) 當靜脈注射時,它們可能遷移到組織損傷引起的炎症部位;

(2) 分化成不同細胞類型的潛力;

(3) 釋放不同生物活性分子的潛力,可以刺激受損細胞的恢復;

(4) 具有抗炎和免疫調節的功能。

間充質幹細胞治療的兩個重要機制是免疫調節和旁分泌作用。科學研究發現,來自臍帶、胎盤、骨髓等組織的間充質幹細胞具有免疫調節作用。與免疫抑制不同,免疫調節是一個動態的過程,只有部分細胞受到影響。通過免疫調節作用,間充質幹細胞能有效抑制急性和慢性炎症。

間充質幹細胞的另一個重要特徵是分泌多種生長因子和細胞因子,從而能夠對其他細胞產生生物學作用,刺激宿主幹細胞,防止細胞凋亡並觸發血管生成。

目前,間充質幹細胞已經被應用於多種疾病的臨床治療研究中,許多已完成的臨床試驗顯示了這種療法的安全性和有效性。根據美國臨床試驗註冊中心clinicaltrials.gov的數據,目前全球範圍內有上千項間充質幹細胞治療的臨床研究項目登記註冊[3],部分進入到了III期臨床,展現出了進入市場的潛力

越來越多的研究表明,我們正在見證一個新的時代,在這個時代裡不僅是間充質幹細胞,而且它們的副產物都可以作為藥物製劑發揮治療作用。

近年來,研究人員開始探索間充質幹細胞分泌物治療疾病的潛力,比如擁有特定生物活性的間充質幹細胞外泌體。

間充質幹細胞外泌體具有與間充質幹細胞相似的特性,具有修復受損組織,抑制免疫反應和調節人體免疫系統的能力。研究發現,從脂肪組織中分離出的外泌體可以通過影響成纖維細胞的特性來加速皮膚傷口的癒合;單次靜脈注射外泌體可改善心肌梗死後的心功能。進一步的研究表明,來自間充質幹細胞的外泌體可以有效地用於治療急性腎損傷、肝纖維化和肌肉骨骼疾病。

間充質幹細胞外泌體也被應用到了疾病的臨床治療研究中。例如,國際生物技術公司Aegle Therapeutics正在進行間充質幹細胞外泌體治療營養不良性表皮鬆解症的臨床試驗,這項臨床試驗已經獲得FDA批准。

除了作為一系列疾病的細胞療法外,間充質幹細胞也被用作研究工具,用於組織工程和生物打印等領域。

圍產期間充質幹細胞漸漸成為新主流

間充質幹細胞廣泛存在於人類組織和器官中,尤其在胎兒的圍產組織(胎盤、臍帶、羊膜等)中含量非常豐富,且免疫原性很低。近年來,採用圍產期間充質幹細胞的臨床研究項目逐年增加。

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當前,我國70多個幹細胞臨床研究備案項目中有30多個採用圍產期間充質幹細胞,6個獲得臨床批件的間充質幹細胞新藥中有一半採用的是圍產期間充質幹細胞。

圍產期間充質幹細胞最大的用途是對難治性疾病的治療。根據全球最大的臨床試驗登記網站clinicaltrials.gov上的信息,目前在該系統中登記在案的胎盤幹細胞臨床研究涉及到常見疾病和一些罕見病,例如,糖尿病、骨關節炎、缺血性腦卒中、慢性腸炎、再生障礙性貧血、骨髓增生異常綜合徵、特發性肺纖維化、新生兒嚴重缺氧缺血性腦病、陰莖硬結症、勃起功能障礙等。

圍產期間充質幹細胞已經在一些疾病治療研究中取得初步療效。比如在這次疫情中,1名新冠肺炎危重症患者接受了圍產期間充質幹細胞回輸治療,首次回輸9天后轉出了ICU病房,大部分生命體徵和臨床試驗指標恢復正常,兩次喉部拭子檢測均呈新冠病毒陰性[4]。

臨床研究的開展讓人看到了圍產期間充質幹細胞治療疾病的巨大潛力。圍產期間充質幹細胞也憑藉著來源豐富、分化能力強、免疫原性低、採集過程無創傷性等優勢,已經漸漸成為再生醫學領域的新趨勢。

參考文獻:

[1]https://www.biospace.com/article/barda-says-athersys-cell-therapy-highly-relevant-for-covid-19/

[2] Global Mesenchymal Stem Cells Market 2020 by Company, Regions, Type and Application, Forecast to 2025.

https://www.arcognizance.com/report/global-mesenchymal-stem-cells-market-2020-by-company-regions-type-and-application-forecast-to-2025

[3]https://clinicaltrials.gov/ct2/results?cond=&term=mesenchymal+stem+cells&cntry=&state=&city=&dist=

[4] Clinical remission of a critically ill COVID-19 patient treated by human umbilical cord mesenchymal stem cell

http://chinaxiv.org/abs/202002.00084



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