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如何理解牙髓干细胞治疗疾病的原理

时间:2022-04-14

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牙髓干细胞疗法是当今医学研究最前沿也是最热门的方向之一,取得了令人兴奋的成果。每一项成功的牙髓干细胞临床试验,涉及生物学特性、适应证的选择,给药方式的选择,细胞的选择和给药剂量的选择,这些都是临床治疗成功的关键因素。

细胞治疗是继小分子化学药、大分子蛋白药后的第三次药物革命,已在一些疑难杂症的治疗和缓解上崭露头角并担当起越来越重要的作用。牙髓干细胞作为细胞治疗的重要组成部分,在器官修复和组织再生中发挥重要作用,具有广阔的应用前景。一直以来,大家对牙髓干细胞治疗的机理都模棱两可,一部分人认为牙髓干细胞移植入体内可直接分化替代受损细胞,也有人认为牙髓干细胞是通过免疫调节改善微环境而发挥作用。本文将浅谈一下牙髓干细胞治疗疾病的基本原理。

牙髓干细胞概述
牙髓干细胞(Stem Cells)是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞群体。牙髓干细胞可以进行自我复制,同时在一定条件下也可以分化成为各种不同的组织细胞,形成人体各种组织和器官。简言之,牙髓干细胞有两大基本特性,即自我更新与多向分化。

牙髓干细胞治疗的基本原理
牙髓干细胞疗法是指利用牙髓干细胞或牙髓干细胞衍生的细胞,以特殊技术移植到体内,替代或分泌活性因子修复病人受损的细胞、组织或器官。我们知道牙髓干细胞种类是有非常多的。自然,治疗机理也不能一概而论,牙髓干细胞治疗原理的具体内涵主要包括以下几个方面:

体内分化,体内治疗 

在体外进行简单分离后,牙髓干细胞可以直接移植入体内修复损伤部位。


体外分化,替代治疗
通过体外大量扩增并诱导分化,牙髓干细胞可以变成特定的功能细胞,再移植入体内,对损伤部位修复。最具代表性的是多能牙髓干细胞治疗。其治疗机理是,在体外特定条件下将多能牙髓干细胞诱导分化成相应的功能细胞,再定向移植到损伤部位,治疗特定疾病。早在2009年,美国FDA批准Geron公司开展干细胞临床试验,治疗脊髓亚急性损,也是全球第一个进入临床试验阶段的干细胞产品。2010年,美国FDA又批准ACT公司干细胞临床试验,治疗老年黄斑变性。2014年,美国FDA批准 ViaCyte 公司开展牙髓干细胞临床试验,治疗 I 型糖尿病。在中国,周琪院士主导下,中科院动物所的科学家们开展了包括诸多基于干细胞来源功能细胞的临床研究,涉及适应症诸如帕金森,黄斑变性,半月板损伤,以及生殖系统方面的疾病。

通常,牙髓干细胞移植后会很快消失,主要通过旁分泌发挥功能。牙髓干细胞的疗效是基于其免疫调控和血管再生来发挥,这些功能主要通过分泌活性因子实现。截至2021年8月12日,全球干细胞临床试验已经超过1300项,用于治疗各种退行性和炎性疾病,如溃疡性结肠炎、骨关节炎、GVHD、系统性红斑狼疮、糖尿病足等。凋亡的牙髓干细胞在凋亡过程会释放凋亡小体,凋亡小体可被内源性组织牙髓干细胞吞噬,进而调控涉及牙髓干细胞调控的信号通路,对其进行细胞功能活性的调节。少数存活下来的牙髓干细胞,通过旁分泌效应分泌活性因子,激活损伤组织的内源性干细胞,促进其增殖分化成新的组织,从而达到损伤修复的目的。


“分泌效应,信号引导”

这一治疗原理除了用于牙髓干细胞治疗,也应用在很多牙髓干细胞衍生技术,比如外囊泡/外泌体等。


总结与展望
本文介绍了牙髓干细胞治疗的三种基本原理:“体内分化,体内治疗”,“体外分化,替代治疗”和“分泌效应,信号引导”。在牙髓干细胞临床治疗中,并非只涉及一种治疗原理,只能说以哪种原理为主导,几种原理同时起作用或先后起作用。牙髓干细胞疗法是当今医学研究最前沿也是最热门的方向之一,取得了令人兴奋的成果。每一项成功的牙髓干细胞临床试验,涉及生物学特性、适应证的选择,给药方式的选择,细胞的选择和给药剂量的选择,这些都是临床治疗成功的关键因素。