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又有實錘!胎盤和臍帶幹細胞可調節免疫、抗炎、抗纖維化和抗菌

作者:博雅生命

本文作者:福建醫科大學 YANG

本文稽核專家:江蘇大學附屬醫院 李晶教授

引言

“胎盤和臍帶等圍産期組織是人類幹細胞、生長因子、細胞外基質蛋白的豐富來源,在廣泛的治療應用和健康改善中具有潛在的用途。”一則發表在Acta Biomaterialia雜志上的文獻認可了這點,且該文還提到:“胎盤幹細胞及其衍生物具有獨特的生物學特性,包括促血管生成,抗炎,抗纖維化,抗菌和免疫調節。”今天我們進一步看看,為什麼說胎盤/臍帶間充質幹細胞在改善健康和疾病治療上具有廣闊的前景。

胎盤通常在生産後,被作為醫療廢物丢棄。但是,随着細胞技術的發展,臨床上形成了更多的共識:胎盤臍帶中的“0歲”幹細胞容易獲得、可以大量擴增、使用場景廣泛、适用人群廣泛、為多種疾病治療帶來驚喜變革、取用合乎道德,種種優點使得胎盤成為再生醫學時代極受重視的細胞藥物“原材料”來源。

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目前,發表在《Acta Biomaterialia》雜志的一篇綜述[1]表示圍産期組織作為生物材料和幹細胞的來源,在組織工程和再生醫學領域具有廣闊的應用前景,有望克服臨床上生物支架和細胞來源的短缺問題。

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胎盤和臍帶來源幹細胞:

可抗炎,抗纖維化,抗菌和調節免疫

圍産組織, 顧名思義,是指胎盤及胎兒附件(羊膜,絨毛膜及臍帶等)以及其中蘊含的豐富細胞類型。近年來,圍産組織逐漸成為一大研究焦點,在這其中,以造血幹細胞和間充質幹細胞等多種幹細胞類型為代表。造血幹細胞被用于治療血液疾病大家耳熟能詳,近年來,圍産組織中的其他非造血幹細胞,尤其是間充質幹細胞越來越受到關注,被認為具有巨大的治療潛力。

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圖檔來自文獻[1]

研究證明[1-2],圍産組織來源的間充質幹細胞(MSCs)用于再生醫學群組織工程具有以下優勢:

1. 量多且采集友善:既往MSCs來源于骨髓,脂肪等組織,采集過程痛苦,可能給供者帶來侵入性傷害,而圍産組織作為一種分娩後被正常丢棄的醫療廢物,可以使用非侵入性政策輕松擷取大量MSCs,同時不存在倫理方面的問題。

2. 具有強大的免疫調節特性:圍産組織來源MSCs 不表達人類白細胞抗原II類(HLA-DR)或T細胞激活所需的共刺激分子,沒有免疫原性,處于免疫耐受狀态,此外,其還具有強大的免疫調節特性。

3. 具有很強的免疫抑制能力,并表達粘附分子,這對損傷組織的歸巢很重要。

4. 具有其他獨特的生物學特性,包括促血管生成、抗炎、抗纖維化、抗菌等。

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圖檔來自文獻[1]

胎盤和臍帶幹細胞:

改善健康的重要武器

基于特殊的生物學性質,胎盤和臍帶來源間充質幹細胞被認為在改善健康和疾病治療上具有廣闊的前景,包括在神經系統、心髒病、糖尿病、肝髒等組織再生、免疫和發炎反應的控制上均表現出潛力。

01. 回輸臍帶/胎盤間充質幹細胞,改善神經損傷

神經系統疾病的損傷往往是永久性的,幹細胞具有自我更新和分化為其他細胞類型的能力,将幹細胞療法用于神經系統疾病治療是目前的研究熱點。在這其中,腦癱是緻殘性最為嚴重的神經系統疾病之一。 一項有關鞘内注射臍帶間充質幹細胞治療在腦癱的臨床試驗表明[3],臍帶間充質幹細胞注射是安全的,甚至有希望改善腦癱的臨床和影像學結果,這為腦癱的治療提供了新思路。

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這項研究将72名患有痙攣性腦癱的參與者(4-14 歲)平均分為試驗組和對照組。試驗組接受臍帶間充質幹細胞治療,對照組接受假手術。分别在術後 1、3、6 和 12 個月對受試者進行随訪評估。結果表明,試驗組在接受幹細胞治療 12 個月後的平均 GMFM-66 評分顯著增高, MAS 評分顯着下降;PEDI 總分也有所增加,在朋友和家人、活動參與和溝通等領域的明顯改善。此外,與對照組相比,試驗組在注射幹細胞 6 個月後,顯着改善了患者的運動功能,并且這種改善一直持續到随訪結束。

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圖檔來自文獻[3]

02. 回輸臍帶間充質幹細胞,加速肺部組織再生

各種呼吸系統疾病嚴重影響人們的健康與生活品質。在這其中,最近讓大家印象深刻的便是新冠病毒肺炎。既往研究表明,MSCs的應用能抑制肺部的發炎反應,加速肺組織的再生。一項1/2a期臨床試驗結果表明[4],靜脈注射臍帶間充質幹細胞(UC-MSC)與生存率的顯著改善相關,顯著改善患者生存和恢複時間。UC-MSC治療與新冠肺炎“細胞因子風暴”的一系列發炎細胞因子顯著下降有關。

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圖檔來自文獻[4]

03. 回輸臍帶/胎盤間充質幹細胞,改善消化系統疾病

克羅恩病作為一種非特異性發炎性消化系統疾病,目前病因尚未明确,治療棘手。是以,研究人員試圖利用MSCs強大的抗炎特性來為這一疾病治療提供新思路。一項臨床研究[5]招募了6-12名中度克羅恩病患者,低劑量組在第0天和第7天按1×10*6細胞/公斤劑量靜脈注射胎盤間充質幹細胞,高劑量組則按照4×10*6細胞/公斤注射。結果顯示,在試驗期間沒有發生不良事件,相關症狀及名額有所改善,證明了人胎盤間充質幹細胞對克羅恩病治療的安全性和有效性。

04. 回輸臍帶/胎盤幹細胞,改善衰老

2016年,全球首例胎盤幹細胞治療早衰症獲得突破。14歲早衰症女孩在北京大學第三醫院接受胎盤間充質幹細胞治療後,精神狀态有了顯著改善,急速衰老的身體得到了緩解,皮膚變得比以前光滑,聽力和肝功能出現了改善的迹象。

除了直接利用胎盤和臍帶裡的間充質幹細胞,目前利用胎盤及臍帶間質幹細胞衍生的外泌體來開發護膚産品成為了新趨勢。在一項調查性試點研究中[7],研究者發現,對患者面部局部應用 5.0 ml的胎盤幹細胞外泌體治療之後,患者的皮膚色調、飽和度和清晰度都得到不同程度的改善,同時細紋、毛孔、色素、油分等等也在減少,皮膚紋理和血管分布也能得到改善。

小結

到目前為止,研究人員證明,胎盤和臍帶來源細胞及其分泌的活性物質能夠改善愈合和促進再生,主要是因為它們具有抗炎、抗纖維化、免疫調節和抗菌的特性。胎盤和臍帶等圍産組織是豐富的幹細胞及其衍生物的儲存庫,近年來,從胎盤和臍帶等圍産組織中提取的幹細胞在生物醫學領域有着廣泛的應用,受到了廣泛的關注。未來人類圍産組織的細胞使用可能會開創一個新的時代。

參考文獻:

[1] Deus IA, Mano JF, Custódio CA. Perinatal tissues and cells in tissue engineering and regenerative medicine. Acta Biomater. 2020 Jul 1;110:1-14. doi: 10.1016/j.actbio.2020.04.035. Epub 2020 May 14. PMID: 32418650.

[2] Torre P, Flores AI. Current Status and Future Prospects of Perinatal Stem Cells. Genes (Basel). 2020;12(1):6. Published 2020 Dec 23. doi:10.3390/genes12010006

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33374593/

[3] Amanat M, Majmaa A, Zarrabi M, Nouri M, Akbari MG, Moaiedi AR, Ghaemi O, Zamani F, Najafi S, Badv RS, Vosough M, Hamidieh AA, Salehi M, Montazerlotfelahi H, Tavasoli AR, Heidari M, Mohebi H, Fatemi A, Garakani A, Ashrafi MR. Clinical and imaging outcomes after intrathecal injection of umbilical cord tissue mesenchymal stem cells in cerebral palsy: a randomized double-blind sham-controlled clinical trial. Stem Cell Res Ther. 2021 Aug 6;12(1):439. doi: 10.1186/s13287-021-02513-4. PMID: 34362453; PMCID: PMC8343813.

https://stemcellres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13287-021-02513-4

[4] Lanzoni G, Linetsky E, Correa D, Messinger Cayetano S, Alvarez RA, Kouroupis D, Alvarez Gil A, Poggioli R, Ruiz P, Marttos AC, Hirani K, Bell CA, Kusack H, Rafkin L, Baidal D, Pastewski A, Gawri K, Leñero C, Mantero AMA, Metalonis SW, Wang X, Roque L, Masters B, Kenyon NS, Ginzburg E, Xu X, Tan J, Caplan AI, Glassberg MK, Alejandro R, Ricordi C. Umbilical cord mesenchymal stem cells for COVID-19 acute respiratory distress syndrome: A double-blind, phase 1/2a, randomized controlled trial. Stem Cells Transl Med. 2021 May;10(5):660-673. doi: 10.1002/sctm.20-0472. Epub 2021 Jan 5. PMID: 33400390; PMCID: PMC8046040.

[5] Otagiri S, Ohnishi S, Miura A, Hayashi H, Kumagai I, Ito YM, Katsurada T, Nakamura S, Okamoto R, Yamahara K, Cho KY, Isoe T, Sato N, Sakamoto N. Evaluation of amnion-derived mesenchymal stem cells for treatment-resistant moderate Crohn's disease: study protocol for a phase I/II, dual-centre, open-label, uncontrolled, dose-response trial. BMJ Open Gastroenterol. 2018 May 31;5(1):e000206. doi: 10.1136/bmjgast-2018-000206. PMID: 29915666; PMCID: PMC6001910.