影響干細(xì)胞移植療效的因素有哪些

間充質(zhì)干細(xì)胞具有多重功能，比如有免疫抑制功能、促進(jìn)機(jī)體組織器官的修復(fù)功能、促進(jìn)血管新生/再生、支持造血干細(xì)胞的增殖和分化等，因而間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)在臨床上的應(yīng)用越來越受到重視。

間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）是臨床應(yīng)用的明星之一，已經(jīng)有很多報(bào)道間充質(zhì)干細(xì)胞治療多種疾病。影響干細(xì)胞移植療效的因素有哪些關(guān)鍵影響因素：細(xì)胞質(zhì)量、注射途徑、最佳劑量、治療時(shí)機(jī)。

細(xì)胞質(zhì)量

先來大概定義一下 “細(xì)胞質(zhì)量” 指的是什么？

我認(rèn)為細(xì)胞質(zhì)量指單位細(xì)胞或單個(gè)細(xì)胞所對應(yīng)的生物學(xué)效力；效力越高，細(xì)胞質(zhì)量越好。那么，什么是生物學(xué)效力（Biological Efficacy，也可以縮寫為bio-efficacy）？

先來理解什么是效力，英文單詞是efficacy，不是effectiveness，effectiveness指效果。效力包括強(qiáng)度（strength）和效果（effectiveness）兩個(gè)因素，即相同強(qiáng)度（一般指濃度）下所取得的效果。比如，路人甲一天能搬2噸的磚頭，但一天只能寫一段SCI英文句子；路人乙一天能搬1噸的磚頭，但一天能寫三段SCI英文句子。那么在搬磚頭方面路人甲的效力就高于路人乙，在寫SCI英文句子方面路人甲的效力就低于路人乙（假設(shè)每段SCI英文句子的字?jǐn)?shù)一樣）。因此，我們談效力的時(shí)候，一定是要明確到做具體的事情。效力這個(gè)概念廣泛用于生物界，包括殺蟲劑、藥物。

因此，討論MSC的細(xì)胞質(zhì)量或生物學(xué)效力，就離不開具體的適應(yīng)癥。我們應(yīng)該在一個(gè)適應(yīng)癥范圍內(nèi)談?wù)撨@個(gè)效力如何如何。比如，MSC同時(shí)具有免疫抑制和促進(jìn)血管再生的功能，分別治療兩大類不同的疾病，那么相對應(yīng)的就有兩個(gè)生物學(xué)效力指標(biāo)。

有一些參數(shù)可以反映間充質(zhì)干細(xì)胞的質(zhì)量，比如細(xì)胞活率、供體特性(1,2)、克隆形成能力(3,4)、細(xì)胞大小(5)、免疫抑制能力(6,7)和細(xì)胞因子分泌量(8-10)。這里簡要介紹細(xì)胞活率和供體特性。

細(xì)胞活率（cell viability）

這個(gè)好理解。就是MSC進(jìn)入人體之前，MSC針劑里還有多少M(fèi)SC是活的？

在文獻(xiàn)中明確提及MSC的細(xì)胞活率的情況不多見。不同的臨床研究所用的細(xì)胞活率有所不同，細(xì)胞活率有>80%(11-13)，有>85%(14-16)，有88.2± 6.1%(17)，有90%-97%(18)，有>92%(19)，有>95%(20-22)，還有存在>70%的情況(23-25)。不少國外的文章提到的細(xì)胞活率低于90%，所以別慣性思維地認(rèn)為國外的干細(xì)胞質(zhì)量就是好。

活率90%以上的細(xì)胞制劑和活率只有70%的細(xì)胞制劑，相同的疾病情況下，治療效果難免會(huì)有較大的差異。畢竟，MSC需要活著，而且還要扛過肺部的清除，才能很好地發(fā)揮治療作用。

所以，細(xì)胞活率真的很重要！

供體特性

供體特性包括 “供體年齡”和“供體的身體狀況”。

（1）供體年齡

供體年齡是一個(gè)很重要因素，因?yàn)閬碜阅贻p供體的MSCs似乎具有更大的活力、增殖潛力和抗氧化能力，而年齡較大的成年來源的MSC具有較低的增殖能力(1,26, 27)。從年齡上來講，臍帶、臍帶血和胎盤應(yīng)該最具優(yōu)勢，乳牙牙髓次之，而骨髓和脂肪就相對年齡大點(diǎn)了。我個(gè)人非常不建議45歲以上的人群作為MSC的供體去抽骨髓和吸脂肪來獲取MSC。

年齡越大，在骨髓中的干細(xì)胞就越少：剛出生時(shí)，骨髓1萬個(gè)單個(gè)核細(xì)胞中就有1個(gè)是MSC；30歲時(shí)，MSC的數(shù)量減少到骨髓25萬個(gè)單個(gè)核細(xì)胞中才有1個(gè)MSC；到80歲時(shí)，MSC的數(shù)量就更少了，骨髓200萬個(gè)單個(gè)核細(xì)胞才有1個(gè)MSC。

性別可能對MSC的某些功能有影響。比如有研究顯示女性來源的MSC表達(dá)更高水平的IFN-γR1和IL-6β，從而具有更強(qiáng)的免疫抑制能力(28)。

（2）供體的身體狀況

有不少研究證明疾病也會(huì)影響自體間充質(zhì)干細(xì)胞的功能，尤其是一些自身免疫性疾病患者，其自身骨髓的MSC出現(xiàn)功能異常，包括增殖速度減慢、克隆形成能力降低、免疫抑制能力下降、分泌生長因子的數(shù)量減少等等病理變化，使得患者自身骨髓MSC不適合用于自己疾病的治療。

理論上，有可能存在某種先天性基因變異，導(dǎo)致MSC的功能出現(xiàn)缺陷，那么患者出生時(shí)的臍帶、臍血和胎盤來源的MSC也不適合自體治療。但是，目前還沒見到這樣的文章報(bào)道，只是理論上存在這種可能性。

注射途徑

靜脈注射（全身性輸入）

靜脈注射是最常用和最簡單的途徑，并且允許輸入大量的MSC。

靜脈注射最大的弊端就是肺部能清除超過60%的MSC，造成趨化到損傷部位發(fā)揮治療作用的MSC數(shù)量減少。這是為何？肺血管系統(tǒng)的特性，允許直徑小于5μm的微粒或細(xì)胞完全通過，而阻擋大部分直徑超過20μm的微粒或細(xì)胞(1)。人臍帶來源的MSC細(xì)胞直徑大部分集中在14-20μm的范圍（見下圖）。

以此看來，患者使用MSC時(shí)，最好是提高肺部的血氧分壓，至少是正常氧氣含量的環(huán)境里。

局部介入注射

局部介入注射，包括聯(lián)合生物材料的應(yīng)用（例如用于矯形障礙的骨支架）、用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的脊髓鞘內(nèi)注射、用于呼吸系統(tǒng)疾病的氣管內(nèi)注射，都有利于MSC避開肺部的清除。

（1）脊髓鞘內(nèi)注射

MSC應(yīng)用的另一個(gè)常見輸入途徑是脊髓鞘內(nèi)注射。

MSC的脊髓鞘內(nèi)注射常見于治療神經(jīng)病變類疾病，包括中風(fēng)、腦癱、自閉癥等，并且此技術(shù)亦可以應(yīng)用于大多數(shù)兒童（包括早產(chǎn)兒）。

（2）腦實(shí)質(zhì)內(nèi)微注射

在MSC治療腦癱的臨床研究中，研究者評價(jià)了鞘內(nèi)注射聯(lián)合腦實(shí)質(zhì)微注射MSC治療腦癱的可行性和有效性(8)。在這個(gè)臨床研究中，自體骨髓MSC在體外培養(yǎng)至4-5代，每次注射使用2X107的MSC劑量；所有患者均接受鞘內(nèi)MSC，但年齡較大或頭顱較大的患者（5歲或頭圍50 cm或更大），先接受2次鞘內(nèi)注射，再進(jìn)行立體定向手術(shù)接受了腦實(shí)質(zhì)內(nèi)MSC微注射治療；所有患者的總運(yùn)動(dòng)功能評分均有不同程度的提高，但腦實(shí)質(zhì)內(nèi)微注射并未帶來額外的益處。研究者只是觀察到短暫的低溫和傷口疼痛，但沒有更嚴(yán)重的不良事件。謹(jǐn)慎考慮腦局部微注射MSC這種治療方式！

（3）氣管內(nèi)注射

早產(chǎn)兒常伴隨著支氣管肺發(fā)育不良（BPD）的風(fēng)險(xiǎn)。一個(gè)小規(guī)模的臨床實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證MSC干預(yù)早產(chǎn)兒BPD的可行性(10)。這9名平均妊娠25.3周的早產(chǎn)兒的平均體重為793克；前3名BPD患兒的MSC劑量為1X107/kg，后6名BPD患兒的MSC劑量為2X107/kg；治療7天后，支氣管分泌液中的炎癥因子濃度明顯下降，呼吸嚴(yán)重程度評分（Respiratory Severity Score）改善明顯。

（4）結(jié)合生物支架

干細(xì)胞結(jié)合生物支架治療難治性疾病，尤其是神經(jīng)損傷性疾病，是一個(gè)新的治療手段。是一個(gè)很好的應(yīng)用方向，有待更好的研究進(jìn)展！

最佳劑量

MSC的最佳劑量取決于不同的疾病和嚴(yán)重程度以及輸入途徑。

在目前的臨床研究中，MSC的使用劑量范圍非常大，每名患者使用的MSC細(xì)胞數(shù)從四千多個(gè)MSC到上億個(gè)MSC不等。

局部介入的治療方式，最低的劑量出現(xiàn)在MSC治療股骨頭壞死的臨床案例中，韓國和法國各一項(xiàng)臨床研究用量為4500多個(gè)MSC[2,3]。介入治療最高的劑量出現(xiàn)在中國的一項(xiàng)臨床研究，為MSC治療糖尿病肢體大皰病，細(xì)胞用量為8.6億[4]；第二高劑量為2億個(gè)MSC心肌注射[5-8]。局部注射的MSC用量超過1億的臨床研究還有：1.2億MSC治療克隆氏病腸瘺[9]、1億MSC關(guān)節(jié)腔注射治療膝骨關(guān)節(jié)炎的[10-12]、1億MSC治療缺血性心肌病[13]。

靜脈輸入的細(xì)胞劑量相對比較穩(wěn)定，常常采用每公斤體重?cái)?shù)百萬級的MSC，即（1-10）x106/kg。靜脈輸入最高的劑量為與造血干細(xì)胞造血干細(xì)胞共移植的10x106/kg[14]，按照60公斤的體重，那也是需要6億個(gè)MSC了；還有治療GVHD的8x106/kg[15,16]。靜脈輸入最低的劑量出現(xiàn)在MSC和造血干細(xì)胞共移植的臨床實(shí)驗(yàn)中，為0.3x105/kg[17]。

最佳治療時(shí)機(jī)

MSC輸入的時(shí)間也很重要：MSC應(yīng)該是預(yù)防還是治療？

在臨床研究中，也存在疾病尚未出現(xiàn)時(shí)給與MSC治療的情況。MSC和造血干細(xì)胞共移植最為常見，MSC能減少造血干細(xì)胞移植后出現(xiàn)排異反應(yīng)（GVHD）和增加造血干細(xì)胞移植的存活率，非常適合異體造血干細(xì)胞移植（骨髓移植）中配型達(dá)不到6個(gè)位點(diǎn)配對的情況。這時(shí)候，MSC起到輔助治療的角色，為造血干細(xì)胞移植治療保駕護(hù)航。

MSC促進(jìn)糖尿病足的愈合，而且潰瘍面的愈合并不伴隨著疤痕組織的增生，這提示MSC能抑制疤痕組織增生，不僅適用于皮膚創(chuàng)傷的治療（包括整形外科），還適用于開創(chuàng)性手術(shù)預(yù)防術(shù)后疤痕增生，比如最常見的腹腔術(shù)后腸粘連。需要注意的是，MSC的應(yīng)用時(shí)機(jī)，因?yàn)镸SC并不能消除疤痕組織，只是預(yù)防疤痕組織的出現(xiàn)。

細(xì)胞類藥物和傳統(tǒng)化學(xué)藥物非常不同的一點(diǎn)，那就是細(xì)胞是活的，而化學(xué)藥物是死的。MSC作為活的細(xì)胞，進(jìn)入到機(jī)體，必定會(huì)與機(jī)體內(nèi)的微環(huán)境相互作用。

在這里簡而述之，那就是在病理狀態(tài)下，缺血缺氧微環(huán)境有利于MSC分泌更多的生長因子，而且炎癥因子（TNF-α和IL-1β）能促進(jìn)MSC分泌細(xì)胞因子（IL-1A、RANTES、G-CSF），但是總體來講，炎癥環(huán)境對MSC的影響是弊大于利。因?yàn)檠装Y因子同樣能導(dǎo)致MSC死亡，炎癥環(huán)境還能提高M(jìn)SC的HLA-DR（MHC II類抗原）抗原的表達(dá)，增強(qiáng)了MSC的免疫原性，被免疫細(xì)胞所識(shí)別，加速了MSC的清除。

MSC也被應(yīng)用于腎臟器官移植的臨床研究中，發(fā)現(xiàn)在移植前給與MSC輸入治療，有利于減少器官移植后出現(xiàn)的排異反應(yīng)，促進(jìn)器官移植的成活率和恢復(fù)器官的功能。當(dāng)然，在肝臟移植后出現(xiàn)免疫排異反應(yīng)，MSC也是可以發(fā)揮免疫抑制作用。

這些臨床研究的結(jié)果給我們一個(gè)很明顯的提示，那就是MSC的治療時(shí)機(jī)非常重要，甚至?xí)绊懙街委熜ЧｋS著疾病從發(fā)病到急性發(fā)展到慢性階段，臨床過程中可能存在一個(gè)時(shí)間窗，適合MSC發(fā)揮最佳的治療功能。