爲何幹細胞需要反複多次注射才能獲得較好的療效?

發布日期:2022-09-06 11:41:16


健康狀态下(xià),人體(tǐ)免疫系統處于一(yī)種穩态,既能識别和殺傷外(wài)來細胞或者變異的細胞,又(yòu)能制約這種殺傷力,避免殺傷太過而殃及健康的組織細胞,人體(tǐ)中(zhōng)又(yòu)廣泛存在具有免疫調節功能的間充質幹細胞(MSC)。


從免疫細胞對MSC的作用出發,闡述MSC進入體(tǐ)内的歸宿,解釋了爲何MSC并不是通過分(fēn)化來發揮治療作用,即使MSC具有體(tǐ)内分(fēn)化的能力。


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首先,MSC具有體(tǐ)内分(fēn)化的能力。妊娠早期,羊胎兒的免疫系統尚未得到建立,将人骨髓MSC注射到胎羊體(tǐ)内,可以觀察到人MSC在多個組織中(zhōng)存活長達13個月,而且觀察到MSC能分(fēn)化爲軟骨細胞、脂肪細胞、心肌細胞、骨髓基質細胞和胸腺基質細胞。但是13個月後就檢測不到人MSC的存在,說明人MSC進入羊體(tǐ)内,依然被羊的免疫細胞所清除。


其次,由于MSC具有一(yī)定的免疫原性,所以不管是靜脈注射還是局部注射的MSC,都避免不了遲早被機體(tǐ)免疫細胞清除的命運,所以需要多次反複注射才能獲得較好的療效。


免疫細胞對MSC的清除


在多種動物(wù)物(wù)種中(zhōng)已經觀察到異基因MSC沒法長期定植,包括鼠,狒狒,豬和恒河猴。不同動物(wù)模型都觀察到了4周或更長時間的異體(tǐ)MSC的存活。然而,其他研究表明,與自體(tǐ)MSC相比,異體(tǐ)MSC輸入人體(tǐ)後的存活率降低了。盡管MSC的存活時間相對較長(長達24天),但在大(dà)鼠接受異體(tǐ)MSC顱内注射的部位,中(zhōng)性粒細胞、單核細胞和T細胞數量增加。



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反複注射MSC産生(shēng)抗體(tǐ)加速清除MSC


在猕猴顱内植入異體(tǐ)骨髓MSC後,出現循環中(zhōng)的白(bái)細胞、淋巴細胞和中(zhōng)性粒細胞的短暫但顯著的增加,并在猕猴體(tǐ)内檢測到循環中(zhōng)的同種抗體(tǐ),但發現受體(tǐ)血清與補體(tǐ)介導的溶解無關。不僅是猕猴,在注射MHC不匹配的MSC的小(xiǎo)鼠、大(dà)鼠、豬和馬中(zhōng)也檢測到同種抗體(tǐ)。未經處理和IFN-γ預處理的異體(tǐ)MSC,都能刺激健康大(dà)鼠注射異體(tǐ)MSC後産生(shēng)供者特異性抗體(tǐ)。


靜脈注射同種異體(tǐ)MSC可導緻同種異體(tǐ)抗體(tǐ)的形成,這種抗體(tǐ)能夠促進補體(tǐ)介導的針對MSC的溶解,伴随産生(shēng)較低水平的IgM分(fēn)泌。接種了不匹配的異體(tǐ)MSC的小(xiǎo)鼠在第二次輸注的24小(xiǎo)時内表現出對供者來源的脾細胞的快速排斥反應。接受異體(tǐ)MSC腹腔注射的小(xiǎo)鼠産生(shēng)了高滴度的同種異體(tǐ)反應抗體(tǐ),并排斥了随後的同種異體(tǐ)皮膚移植。


同樣是心衰患者,10名患者中(zhōng)有4位接受異體(tǐ)脂肪局部注射治療後,能檢測到異體(tǐ)脂肪MSC的HLA-I類抗原的抗體(tǐ)。最近兩項人MSC臨床試驗監測患者同種異體(tǐ)抗體(tǐ)的産生(shēng),發現雖然大(dà)多數患者在注射同種異體(tǐ)骨髓MSC後沒有産生(shēng)顯著的同種異體(tǐ)抗體(tǐ),但少數患者确實産生(shēng)了同種異體(tǐ)抗體(tǐ)。


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有趣的是,在豬的心肌梗死模型中(zhōng),MSC誘導的同種抗體(tǐ)的産生(shēng)可以通過聯合應用免疫抑制劑鈣調神經磷酸酶抑制劑他克莫司來預防。聯合使用異體(tǐ)MSC輸注和小(xiǎo)劑量西羅莫司(雷帕黴素)治療可以使MHC完全不相合的小(xiǎo)鼠心髒移植獲得長期存活。


将C57BL/6小(xiǎo)鼠來源的表達EPO的MSC(EPO-MSC)接種于膠原支架内,皮下(xià)注射同遺傳背景基因宿主(C57BL/6)或異基因宿主(BALB/c)宿主;作爲MSC存活的指标,接受同基因EPO-MSC的小(xiǎo)鼠的紅細胞壓積持續增加,而接受同種異基因EPO-MSC的小(xiǎo)鼠的紅細胞壓積出現峰值,随後恢複到基線水平;而且植入15天後取出的膠原支架分(fēn)析顯示,CD8+T細胞和自然殺傷(NK)細胞僅在同種異體(tǐ)EPO-MSC移植物(wù)中(zhōng)有明顯的浸潤,并出現了針對EPO轉基因MSC的抗體(tǐ),加速了異基因EPO-MSC的清除(紅細胞壓積的峰值降低)。在另一(yī)項單獨的研究中(zhōng),将異基因EPO-MSC注射到具有免疫活性的宿主中(zhōng),導緻了對EPO抗原的增敏和抗EPO免疫反應。所以,不建議多次應用經過基因編輯的MSC,機體(tǐ)的免疫系統會識别到所編輯的基因,從而産生(shēng)免疫應答反應,加速了MSC的清除。


馬骨髓或脂肪組織來源的MSC通過靜脈、動脈、腱内或眼内途徑注射,89%的馬在注射MSC後抗牛血清白(bái)蛋白(bái)(BSA)抗體(tǐ)呈陽性,但是抗BSA抗體(tǐ)的量與抗MSC抗體(tǐ)的産生(shēng)沒有相關性。此外(wài),MSC的細胞表面可以結合補體(tǐ),盡管補體(tǐ)對MSC功能的影響目前仍有争議,補體(tǐ)介導的MSC的裂解很可能依賴于同種抗體(tǐ)。


目前有許多标準的免疫學檢測方法和技術可用于檢測MSC的免疫原性。應該确定MHC單倍型,以了解供者或刺激者MSC與接受者或應答者細胞是完全不匹配還是部分(fēn)不匹配。MSC的免疫調節功能可以用傳統的MLR來衡量,即反應和刺激脾細胞或PBL與MSC共培養,但同種異體(tǐ)MSC抑制T細胞增殖的能力與同種異體(tǐ)MSC的體(tǐ)内免疫原性無關。單抗原珠(SAB)分(fēn)析、ELISPOTS和HLA四聚體(tǐ)也被用于篩選人類血清中(zhōng)MHC特異性同種抗體(tǐ),商(shāng)業試劑盒也很容易買到。然而,這些檢測并不能确定同種異體(tǐ)抗體(tǐ)的功能。


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小(xiǎo)結


綜上所述,MSC不能被認爲是真正的免疫豁免特權。MSC排斥的時間和嚴重程度依賴于MSC表達免疫原性和免疫系統之間的平衡決定。


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盡管如此,但是使用同基因(或自體(tǐ))和異基因MSC的臨床前模型和臨床試驗并未顯示出與異基因MSC相關的不良事件。來自檢測同基因和異基因MSC在傷口修複小(xiǎo)鼠模型的數據表明,同基因和異基因MSC不會像同種異體(tǐ)成纖維細胞那樣引起免疫反應。使用骨髓MSC治療急性類固醇抗藥性GVHD的2期臨床試驗的數據也表明,使用同種異體(tǐ)骨髓MSC不會觸發免疫反應。甚至凋亡的MSC亦能降低盲腸穿孔導緻肺和腎損傷大(dà)鼠的死亡率、血液中(zhōng)的TNF-α水平以及循環和脾髒T輔助細胞和細胞毒性T細胞(CTL)水平均顯著降低。


總體(tǐ)而言,目前認爲MSC具有在體(tǐ)内啓動細胞免疫和體(tǐ)液免疫反應的能力,但由于固有的抗炎和免疫調節特性,與其他同種異體(tǐ)細胞相比,免疫原性的影響可能會大(dà)大(dà)減弱,從而整體(tǐ)上顯示出了良好的治療效果。這一(yī)點,在大(dà)量的臨床應用研究的文獻中(zhōng)得到了很好的證明,展示出MSC良好的治療效果。


一(yī)句話(huà)總結MSC進入體(tǐ)内的命運:MSC在不斷發揮治療作用的同時,自己也被機體(tǐ)免疫細胞所識别和清除。


所以,MSC注射并非一(yī)勞永逸,臨床研究需根據不同的适應症,适量、多次注射,或能達到理想的療效。


MSC正如蠟燭:燃燒自己,照亮别人!



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