原创连载:干细胞的治疗原理,你真的了解吗?
群蜂社团队目前正在关注细胞治疗行业的投资机会,借着调研项目,我们梳理了一下干细胞行业的发展现状。
干细胞疗法具备巨大的临床潜力,与每个人的健康都息息相关,因此,我们希望将我们的调研报告用通俗易懂的形式,对外发布,希望我们的报告能够让大家对干细胞治疗的发展情况有个快速、全面的了解。
由于一篇文章很难将干细胞疗法讲清楚,我们将采用连载的形式,陆续发表在群蜂社的官网,欢迎大家登录我们的网站,注册成为会员,和我们一起系统学习干细胞治疗行业。
本篇文章是连载的第二部份--《干细胞治疗的原理与分类》的下篇,干细胞的治疗原理。
声明:本文作者并非临床医学背景,也并不是干细胞领域的科研人员,相关疾病的患者请勿以此文作为临床诊疗的依据,我们也不销售任何有关干细胞的服务或产品。此文主要供对干细胞领域感兴趣的读者参考与交流,文中难免存在疏漏与不严谨的地方,欢迎读者与专业人士指正与批评。
连载(二):干细胞治疗原理与分类
下篇:干细胞的治疗原理,你真的了解吗?
本篇文章分为两个部分,第一部分,介绍干细胞治疗原理,第二部分,介绍干细胞临床应用面临的主要障碍。
Part One:干细胞治疗原理
干细胞的种类比较多,相应的治疗机理也不尽相同,简单起见,我们先忽略各类干细胞的差异,挑选最普遍的原理进行讲解。
下面我们开始正式介绍干细胞治疗原理:
原理1. 干细胞在体内能够增殖分化成人体损伤的细胞组织
当体内某类细胞损坏后,我们将能分化成该种类细胞的干细胞移植到患者体内,可以重建原来损坏的细胞。
该原理最有代表性的就是利用造血干细胞治疗血液病。其治疗原理是,血液病患者(比如白血病)先接受化疗或者放疗,杀死体内的异常细胞和免疫细胞,再将配型好的造血干细胞通过静脉回输的方式移植到患者体内,回输的造血干细胞将通过血液循环系统进入骨髓,增殖并分化成血液系统中的各类细胞,重建患者的血液系统。
大家可能会有疑问,按照这个原理,是不是意味着不论机体哪类细胞损伤了,我们只要把干细胞回输到体内,干细胞就能够自己迁移到损伤的部分,并且分化成损伤的细胞去修复机体呢?当然答案是否定的,如果真是这样,那人类就攻克了所有损伤类疾病了。
其实,造血干细胞移植有其特殊性,造血干细胞能够通过血液循环系统顺利地到达骨髓,而骨髓的微环境能够促使造血干细胞顺利地转化成各类血液细胞。而目前绝大部分干细胞治疗都达不到这样的治疗效果。
事实上,除了血液系统疾病外,多数情况下,对于绝大部分的组织损伤,移植的干细胞并不能完美地归巢到损伤部位,到达损伤部位的干细胞很少,而且只有极少量的干细胞分化成了损伤部位的细胞,或者完全没有。
原理2. 干细胞能够在体外被诱导分化成为特定细胞,移植进入体内修复损伤部位
这类方法比较有代表性的是治疗眼底疾病,比如老年黄斑变性。
科学家和临床专家合作,将胚胎干细胞,iPS细胞或者人羊膜上皮细胞在体外特定环境下,诱导分化成视网膜色素上皮细胞(RPE)或者视网膜前体细胞(RPC),再定向移植到视网膜特定位置,来缓解和提升患者视力水平。
再比如科学家已经可以使用人体胚胎干细胞,人羊膜上皮细胞,在体外培育出可以分泌胰岛素的β细胞,未来可能通过这样的方式去治疗糖尿病。未来,人类设想的在体外,利用干细胞技术,生物3D打印技术以及材料技术制作人体器官,进行器官移植等,用的主要是这个原理。
干细胞可以体外诱导分化为胰岛β细胞
需要强调的是,其实目前临床治疗中利用的干细胞治疗原理,大部分都不是上面介绍的这两类,而是下面即将介绍的三个原理。
原理3. 干细胞具有归巢性
干细胞的归巢性是干细胞治疗疾病的基础原理,简而言之,干细胞能够通过血液循环系统,以及局部组织内的迁移,自己到达机体中需要它的地方,并对损伤部位进行修复。
归巢性的分子机理目前并没有研究的非常清楚,主要机理是利用组织损伤局部表达多种趋化因子、粘附因子、生长因子等各种信号分子,引导干细胞到达组织损伤部位。
干细胞的归巢性
原理4. 干细胞能够分泌多种细胞因子,促进组织修复及再生
上面我们提到过,大部分干细胞移植入体内并不会分化成损伤部位的组织,那到底是什么原因让损伤部位的组织得到修复呢?
答案就是干细胞能够分泌多种细胞因子,促进组织修复及再生。
比如,当间充质干细胞移植进入体内后,只有少量的干细胞生存下来并且归巢进入到损伤组织部位,这部分细胞中,又有大部分的细胞在短期内因缺氧及缺乏营养而死亡。间充质干细胞在凋亡过程中会释放凋亡小体和其他微囊物质,微囊物质可以趋化其它细胞迁徙至损伤部位,并对其进行细胞功能活性的调节。而少数存活下来的间充质干细胞,会分泌大量小分子物质,趋化损伤组织周围本来就存在的干细胞,促进其增殖分化成新的组织,从而达到损伤修复的目的。
临床上利用间充质干细胞治疗急性心梗,治疗软骨损伤等疾病,利用人羊膜上皮细胞治疗脊髓损伤,创伤性脑损伤等,主要都是利用的这个原理。
干细胞治疗心脏损伤类疾病
原理5. 干细胞可以分泌免疫调节因子,对机体进行免疫调节
通常情况下,免疫系统动用适当的武力来守护人体,消灭和排斥细菌、病毒、寄生虫及移植物等不属于自己的“外来者”。但有时它会误将自身成份当成外来物攻击,好比军队误将本该保护的主人当成了敌人,导致各种“自身免疫性疾病”,甚至危害生命。
而人羊膜上皮细胞,间充质干细胞等种类的干细胞,拥有较强分泌免疫调节因子的能力,以此实现免疫调节功能。比如使用间充质干细胞治疗1型糖尿病,使用间充质干细胞或者人羊膜上皮细胞治疗骨髓移植后的免疫排斥反应(GVHD)等,都是利用的这个原理。
需要指出的是,大多数人可能对“自身免疫性”疾病相对陌生,但其实,该疾病是继心血管疾病和癌症后的第三类最为常见的疾病,人群中的发生率约为5%,仅中国可能就有超过5000万患者,常见的“自身免疫性疾病”包括系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、甲亢、I型糖尿病等。
自身免疫疾病属于复杂系统性疾病,目前并没有很好地根治方法,属于重磅药物频出的疾病,2015年全球十大药品中,自身免疫疾病相关药物占有4席,和肿瘤相关药物并列排名第一。也就是说,干细胞在该领域的潜在应用价值是非常巨大的。
干细胞的治疗原理就讲到这里,有读者可能会好奇,干细胞既然那么“牛”,那为什么还没有在临床上得到普及呢?在临床上使用干细胞治疗,究竟面临着哪些障碍?下面我们就来讲讲干细胞临床应用面临的主要障碍。