同為幹細胞,為何造血幹細胞移植需配型,間充質幹細胞卻不用?
如果給電視劇做一次流行病統計,那白血病絕對是TOP級的存在,不僅成功騙走許多人的眼淚,還潛移默化地培養了大眾對
骨髓移植
的概念。
被電視劇薰陶多年的我們達成共識:
骨髓移植,即造血幹細胞移植,都必須經過嚴格的配型才能安全使用。
△ 《姐姐的守護者》電影
中母親為救白血病患兒,生下基因全相合妹妹
然而間充質幹細胞卻重新整理了普通人的世界觀,無需血型檢驗,無需HLA配型,異體間充質幹細胞在移植界顯得格外與眾不同。
那麼,同為幹細胞,為啥間充質幹細胞就不需要配型呢?
要搞清楚這件事,咱們還得先從配型說起。
01
移植造血幹細胞
為何要HLA配型
人類對骨髓移植的設想可以追溯到100多年前,但這個想法在最初只與“無效”劃等號。
早在1891年,研究者們就開始嘗試利用靜脈注射,骨髓輸注等方式為白血病人移植造血幹細胞,但結果無一例外,全部失敗。
1957年,歷史上首篇與臨床骨髓移植相關的論文發表,Donnall Thomas等研究者嘗試對人體進行骨髓移植,然而儘管有短暫嵌合的記錄,這一批患者仍未逃離死亡的結果
[1]
。
△ 首篇與骨髓移植相關論文
直到1958年,法國科學家J。 Dausset發現了人類白細胞表面抗原(HLA),移植排斥的秘密才被慢慢揭開。
HLA是“人體白細胞抗原”的統稱,
幾乎所有有核細胞表面都有它的身影,也是目前已知的人體最複雜的多型系統。
科學家們發現:每個人的HLA千差萬別,除了同卵雙胞胎之外,幾乎沒有兩個人會擁有相同HLA,所以
HLA也被看作是個體的“身份證”
,也
是
免疫系統“識別自身,區別異己”的主要遺傳標誌。
當異體移植物空降人體,首先會與宿主互對“暗號”,一旦發現對方的HLA與自己不匹配,體內就將爆發激烈的“排斥戰爭”,發生
宿主抗移植物反應
(常見於器官移植)
或移植物抗宿主反應。
未經配型的骨髓移植就極易發生移植物抗宿主疾病
,被移植造血幹細胞中的反應T細胞會反客為主,把宿主的組織及細胞當作“敵人”進行瘋狂攻擊,造成發燒、肝炎和腹瀉等症狀,嚴重時甚至能致人死亡。
△
急性
移植物抗宿主病
的發病機制
因此,
在進行造血幹細胞移植之前,進行
HLA
配型是必要的一環。
理解造血幹細胞移植需配型的原因後,我們再回看間充質幹細胞。
02
豁免免疫追查
間充質幹細胞
這裡需要先捋一捋移植排斥的發生條件。
HLA
上基因位點繁多,其中
HLA-A、HLA-B和HLA-DR
位點與移植排斥反應關係最為密切
,如果移植物與宿主在這三個位點不相合或相合度低,那麼基本只有排斥這一種結局。反之,如果三個位點完全相合,那麼移植物與宿主就會把對方當成“自己人”。
△
HLA位於人類6號染色體上
那
異體來源的
間充質幹細胞,
要怎麼保證與宿主的HLA基因全相合?
答案有些出乎意料。
首先,雖然與造血幹細胞同為幹細胞家族中的一員,但
間充質幹細胞的發育非常原始,
學者透過流式細胞儀分析時發現:
間充質幹細胞並不表達白細胞抗原HLA-DR,且僅表達可以忽略的HLA-A、HLA-B,
這種特性使得
間充質幹細胞具有低免疫原性,
沒有“身份證”的它在進入宿主後不會主動釋放自己的身份資訊,
不僅能逃過
宿主的
T細胞識別檢測,也不會主動攻擊宿主的細胞與組織。
其次,
間充質幹細胞還具有免疫調節功能,
在機體發生過激免疫應答時,它能抑制
各類免疫細胞的增殖與活化,如T淋巴細胞、B淋巴細胞、NK細胞和Treg細胞等,
去維持免疫系統的平衡。
不少學者
看重
間充質幹細胞的這種特性
,還
將其運用在了對抗免疫排斥反應的研究上
。
《中華血液學雜誌》上曾報道過這樣一則實驗
[2]
,學者透過脾淋巴細胞半相合移植建立小鼠移植物抗宿主疾病模型後,將臍帶間充質幹細胞透過靜脈途徑輸給小鼠,結果表明,臍帶間充質幹細胞可減輕小鼠的移植物抗宿主反應,延長小鼠的存活時間,實驗中提到:
臍帶間充質幹細胞有望成為臨床治療移植物抗宿主疾病的新手段。
△ 間充質幹細胞在移植物抗宿主病治療中顯示了良好的應用前景
綜上所述,間充質幹細胞因其低免疫原性,基本沒有引發免疫排斥的風險,
故在許多臨床研究上,可不配型直接移植。
此外它還具有免疫調節的能力,在對免疫排斥的治療上也大有可為。
移植間充質幹細胞無需配型的問題我們已經明朗,但在異體自體都可選的今天,有人不禁要問,
異體與自體間充質幹細胞在使用上會有差別嗎?
03
異體VS自體
孰強孰弱
目前臨床上常用的異體間充質幹細胞多源自於嬰兒的圍產組織,如胎盤、臍帶和羊膜等,
而成人想要獲得自體間充質幹細胞,則需要從牙髓、脂肪、骨髓等部位採集。雖來源各異,但都是具有多向分化及修復再生能力的間充質幹細胞,
本質來看並無區別。
所以在保障幹細胞來源純淨、安全的情況下
,
大眾關於異體與自體最大的疑問可以歸納為兩方面:
一是使用異體幹細胞會不會引發自身DNA突變,
二是異體與自體使用是否存在效果差距。
異體與自體使用是否存在效果差距。
針對第一個問題,我們可以
從生物學角度看:基因是存在於細胞核內的,外來基因組想要進入細胞核必須途徑細胞質,而細胞質中含有可以溶解DNA的成分,一般情況下,
即使真有個別僥倖通關,我們也還有免疫系統在時刻監視著,一旦發現有突變細胞的蹤跡,會快速將其殺滅。
而要說到幹細胞的效果
外來DNA還沒來得及到達細胞核就已經被消滅殆盡。
,
細胞質量又
與
細胞質量,留存時間都是關鍵因素,
直接掛鉤,我們逐一來看:
△
不斷分裂增殖的間充質幹細胞
供體年齡及供體的身體狀況
一般來說,
供體年齡
據悉剛出生的嬰兒每1萬顆細胞就有十幾顆幹細胞,而老年人1000萬顆細胞裡才有1顆幹細胞。其次,
幹細胞的數量會隨著年齡的增加而減少,
所以說如果老人需要做幹細胞移植,圍產組織來源的異體幹細胞
(又有零歲細胞之稱)
無疑在
年輕人體內的間充質幹細胞擁有更強的多向分化能力及抗氧化能力,
更具優勢。
細胞活性及數量方面
實驗證實許多疾病會影響自體間充質幹細胞的功能及效果,比如遺傳性疾病、自身免疫性疾病和部分慢性疾病等。
2017年
釋出在《SCTM》上的研究證實
[3]
:
供體自身身體狀況
因此研究者僅建議患有糖尿病不超過10年且無肥胖的病人,使用自體幹細胞進行治療。
△
長期患2型糖尿病及肥胖會改變自體骨髓間充質幹細胞的療效
長期患有2型糖尿病會降低幹細胞的增殖能力,免疫抑制潛力及存活率。
留存時間
留存
時間與多種因素有關,包括機體免疫力,細胞本身質量、生活習慣等等。從自異體角度來看,
無論自體或異體幹細胞進入身體後,都會隨著新陳代謝被逐漸清除,
由於
,並不會因為來自異體而被加速清除,所以在保持其他變數相同的情況下,異體幹細胞在體內留存時間與自體並不會有太大的差距。
所以綜上所述,異體不會造成DNA突變,且與自體在效果方面幾乎沒有差異,甚至在某些特殊情況下會優於自體的效果。
關於這一點,我們還可以從醫學界的臨床研究趨勢
[4
]
上窺見一二,從2004年起,異體與自體相關研究在數量上就基本平分秋色
,
間充質幹細胞免疫原性較低
如果真有無法跨越的效果鴻溝或嚴重後遺症,相信學者們也不會花如此多精力在異體間充質幹細胞的研究上。
△
2004-2018年間充質幹細胞臨床試驗趨勢
異體的優勢也逐漸在現實應用中凸顯,
比如異體取材過程簡單,不會對人體造成傷害,且來源穩定純淨等等。但堅持使用自體也無可厚非
,在能保障細胞質量的前提下,
甚至在近兩年,關於異體的研究數量還隱隱有超越之勢。
最終選擇
還是要看自己的偏好以及醫生的建議。