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干细胞机制治疗呼吸系统疾病,实现自由呼吸梦想

发布时间 | 2019-08-06


干细胞机制治疗呼吸系统疾病,实现自由呼吸梦想



随着全球细胞研究的迅速发展,细胞替代干预和基因干预是医学领域乃至整个生命科学领域的热点和前沿,为人类在各种疾病中的干预提供了希望。

干细胞作为一种来源广泛,易于分离、培养及扩增,且具有多向分化能力与低免疫原性,易于接受外源基因导入,使其被视为是组织工程细胞和基因载体细胞,为大规模应用于临床干预奠定了理论基础。也为干预呼吸系统疾病提供有利条件。

传统医疗对呼吸系统疾病无明显影响

大气污染、吸烟、人口老龄化及其他因素,使呼吸系统疾病的发病率、死亡率有增无减。呼吸系统疾病包括支气管哮喘,慢性阻塞性肺病,急性呼吸窘迫综合征和特发性肺纤维化,通常伴有炎性细胞浸润,细胞因子释放,上皮损伤和气道重塑。表征肺组织纤维化等。


虽然在急性期,肺组织具有一定自我修复能力,但随着病程的反复迁延,相当一部分患者最终都会发生气道重构、肺组织结构破坏或纤维化,导致肺功能损害。


常规的药物治疗对气道和肺上皮细胞破坏性修复和肺纤维化逆转并无显著作用。目前发现间充质干细胞具有抗炎、改善肺气肿,抗细胞凋亡,具有一定的上皮修复作用。


干细胞生物学三大特征

干细胞是近年来研究最广泛的细胞类型,其生物学特征包括:

1自我更新:具有高度增殖和自我更新的能力;


2多向分化潜能:可分化为脂肪细胞、骨细胞、心肌细胞、神经元和星形胶质细胞,其分化与局部微环境密切相关;


3低免疫原性:有特殊细胞,表达表面抗原CD105,CD73和CD90,缺乏造血细胞的表面抗原CD45,CD34,CD14,CD11b,CD79,CD19和HLA-DR,低表达人类人白细胞抗原(human leukocyte antigen)分子,这使得T细胞活化丧失,不能诱导同种异体免疫反应。它具有低免疫原性,逃避宿主攻击,并具有一定的免疫调节作用,从而为临床安全应用干细胞干预提供了可能。


干细胞治疗干预呼吸道疾病

干细胞疗法由于具有自我更新和多向分化功能,具有组织修复和细胞再生的能力,低免疫原性使其逃避免疫应答,是干预的重要依据。

肺组织具有结构特殊性,毛细血管床丰富,高容量、低阻力,间充质干细胞输入后易在费内发生滞留,因此也为间充质干细胞治疗呼吸系统疾病提供了有利条件。

 

干细胞疗法已在急性肺损伤、哮喘、慢性阻塞性肺病、肺癌、肺炎和呼吸道疾病特发性肺纤维化的动物模型中得到证实。干细胞治疗呼吸道疾病的四种机制如下:

1细胞分化:具有较强分化能力,可分化成特定细胞系如内皮细胞、上皮细胞、脂肪细胞和软骨细胞等各种类型的细胞,并呈现特定细胞表型。


干细胞的分化途径内源性分化和外源性分化

内源性干细胞分化:自体MSC在组织原位或者通过血液循环到达靶器官进行分化、发挥修复作用。

外源性干细胞分化:外源输入的MSC可以迁移到肺组织,在损伤部位聚集,分化成特定的细胞。

旁分泌:通过分泌一系列细胞因子来进行组织修复和血管重塑,起到免疫调节作用。

MSC在局部分泌血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF), 起到肺组织修复和血管重建的作用;MSC分泌Bcl- 2蛋白,发挥抗凋亡作用;MSC分泌INF- γ、IL- 10、HGF等细胞因子,发挥抗炎的作用;MSC分泌纤维黏连蛋白(fibronectin)、骨膜蛋白(peristin)等,影响肺泡上皮细胞和气道上皮细胞的迁移,发挥修复作用。干细胞疗法通过分泌一系列细胞因子在组织修复和血管重塑中发挥作用。


MSC具有低免疫原性,可以逃避宿主攻击,因而逐渐开始被作为一种载体,携带其他目基因或介质进行输注治疗。

例:将携带角化生长因子(keratinocyte growthfactor,KGF)基因的质粒转入MSC后进行体内输注,可以明显抑制肺部炎症,改善微循环。

MSC作为一种抗原体呈细胞,通过细胞与细胞间的缝隙连接,将线粒体等细胞器转移至靶细胞发挥调节作用。这是一个直接和有效的干细胞治疗机制的特点。


干细胞实现对呼吸疾病的疾病治愈

2016年1月上海某医院开展62例慢性阻塞性肺疾病临床试验研究,结果表明干细胞疗法在患者肺内输注安全可行,血C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)有明显下降,无任何副反应,病情稳定,生存质量均有明显提高。


干细胞对呼吸系统疾病的干预经历了十多年的动物实验,干细胞治疗现已进入临床试验阶段。从最初的急性肺损伤到目前的慢性阻塞性肺病和肺部肿瘤。干细胞疗法作为一种无明显不良反应的干预方法,在呼吸系统疾病的干预中发挥着重要作用,具有广阔的应用前景。