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同为干细胞,为何造血干细胞移植需配型,间充质干细胞却不用?|
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如果给电视剧做一次流行病统计,那白血病绝对是TOP级的存在,不仅成功骗走许多人的眼泪,还潜移默化地培养了大众对骨髓移植的概念。

被电视剧熏陶多年的我们达成共识:骨髓移植,即造血干细胞移植,都必须经过严格的配型才能安全使用。


△ 《姐姐的守护者》电影中母亲为救白血病患儿,生下基因全相合妹妹

然而间充质干细胞却刷新了普通人的世界观,无需血型检验,无需HLA配型,异体间充质干细胞在移植界显得格外与众不同。

那么,同为干细胞,为啥间充质干细胞就不需要配型呢?

要搞清楚这件事,咱们还得先从配型说起。

01

移植造血干细胞

为何要HLA配型

人类对骨髓移植的设想可以追溯到100多年前,但这个想法在最初只与“无效”划等号。

早在1891年,研究者们就开始尝试利用静脉注射,骨髓输注等方式为白血病人移植造血干细胞,但结果无一例外,全部失败。

1957年,历史上首篇与临床骨髓移植相关的论文发表,Donnall Thomas等研究者尝试对人体进行骨髓移植,然而尽管有短暂嵌合的记录,这一批患者仍未逃离死亡的结果[1]。


△ 首篇与骨髓移植相关论文

直到1958年,法国科学家J. Dausset发现了人类白细胞表面抗原(HLA),移植排斥的秘密才被慢慢揭开。

HLA是“人体白细胞抗原”的统称,几乎所有有核细胞表面都有它的身影,也是目前已知的人体最复杂的多态系统。

科学家们发现:每个人的HLA千差万别,除了同卵双胞胎之外,几乎没有两个人会拥有相同HLA,所以HLA也被看作是个体的“身份证”,也是免疫系统“识别自身,区别异己”的主要遗传标志。

当异体移植物空降人体,首先会与宿主互对“暗号”,一旦发现对方的HLA与自己不匹配,体内就将爆发激烈的“排斥战争”,发生宿主抗移植物反应(常见于器官移植)或移植物抗宿主反应。

未经配型的骨髓移植就极易发生移植物抗宿主疾病,被移植造血干细胞中的反应T细胞会反客为主,把宿主的组织及细胞当作“敌人”进行疯狂攻击,造成发烧、肝炎和腹泻等症状,严重时甚至能致人死亡。

△ 急性移植物抗宿主病的发病机制

因此,在进行造血干细胞移植之前,进行HLA配型是必要的一环。

理解造血干细胞移植需配型的原因后,我们再回看间充质干细胞。

02

豁免免疫追查

间充质干细胞

这里需要先捋一捋移植排斥的发生条件。

HLA上基因位点繁多,其中HLA-A、HLA-B和HLA-DR位点与移植排斥反应关系最为密切,如果移植物与宿主在这三个位点不相合或相合度低,那么基本只有排斥这一种结局。反之,如果三个位点完全相合,那么移植物与宿主就会把对方当成“自己人”。


 △ HLA位于人类6号染色体上

那异体来源的间充质干细胞,要怎么保证与宿主的HLA基因完全相合?

答案有些出乎意料。

首先,虽然与造血干细胞同为干细胞家族中的一员,但间充质干细胞的发育非常原始,学者通过流式细胞仪分析时发现:间充质干细胞并不表达白细胞抗原HLA-DR,且仅表达可以忽略的HLA-A、HLA-B,这种特性使得间充质干细胞具有低免疫原性,没有“身份证”的它在进入宿主后不会主动释放自己的身份信息,不仅能逃过宿主的T细胞识别检测,也不会主动攻击宿主的细胞与组织。

其次,间充质干细胞还具有免疫调节功能,在机体发生过激免疫应答时,它能抑制各类免疫细胞的增殖与活化,如T淋巴细胞、B淋巴细胞、NK细胞和Treg细胞等,去维持免疫系统的平衡。不少学者看重间充质干细胞的这种特性,还将其运用在了对抗免疫排斥反应的研究上。

《中华血液学杂志》上曾报道过这样一则实验[2],学者通过脾淋巴细胞半相合移植建立小鼠移植物抗宿主疾病模型后,将脐带间充质干细胞通过静脉途径输给小鼠,结果表明,脐带间充质干细胞可减轻小鼠的移植物抗宿主反应,延长小鼠的存活时间,实验中提到:脐带间充质干细胞有望成为临床治疗移植物抗宿主疾病的新手段。


△ 间充质干细胞在移植物抗宿主病治疗中显示了良好的应用前景

综上所述,间充质干细胞因其低免疫原性,基本没有引发免疫排斥的风险,故在许多临床研究上,可不配型直接移植。此外它还具有免疫调节的能力,在对免疫排斥的治疗上也大有可为。

移植间充质干细胞无需配型的问题我们已经明朗,但在异体自体都可选的今天,有人不禁要问,异体与自体间充质干细胞在使用上会有差别吗?

03

异体VS自体

孰强孰弱

目前临床上常用的异体间充质干细胞多源自于婴儿的围产组织,如胎盘、脐带和羊膜等,而成人想要获得自体间充质干细胞,则需要从牙髓、脂肪、骨髓等部位采集。虽来源各异,但都是具有多向分化及修复再生能力的间充质干细胞,本质来看并无区别。

所以在保障干细胞来源纯净、安全的情况下,大众关于异体与自体最大的疑问可以归纳为两方面:一是使用异体干细胞会不会引发自身DNA突变,二是异体与自体使用是否存在效果差距。

针对第一个问题,我们可以从生物学角度看:基因是存在于细胞核内的,外来基因组想要进入细胞核必须途经细胞质,而细胞质中含有可以溶解DNA的成分,一般情况下,外来DNA还没来得及到达细胞核就已经被消灭殆尽。即使真有个别侥幸通关,我们也还有免疫系统在时刻监视着,一旦发现有突变细胞的踪迹,会快速将其杀灭。

而要说到干细胞的效果,细胞质量,留存时间都是关键因素,细胞质量又与供体年龄及供体的身体状况直接挂钩,我们逐一来看:


△ 不断分裂增殖的间充质干细胞

供体年龄

一般来说,干细胞的数量会随着年龄的增加而减少,据悉刚出生的婴儿每1万颗细胞就有十几颗干细胞,而老年人1000万颗细胞里才有1万颗干细胞。其次,年轻人体内的间充质干细胞拥有更强的多向分化能力及抗氧化能力,所以说如果老人需要做干细胞移植,围产组织来源的异体干细胞(又有零岁细胞之称)无疑在细胞活性及数量方面更具优势。

供体自身身体状况

实验证实许多疾病会影响自体间充质干细胞的功能及效果,比如遗传性疾病、自身免疫性疾病和部分慢性疾病等。2017年发布在《SCTM》上的研究证实[3]:长期患有2型糖尿病会降低干细胞的增殖能力,免疫抑制潜力及存活率。因此研究者仅建议患有糖尿病不超过10年且无肥胖的病人,使用自体干细胞进行治疗。


△ 长期患2型糖尿病及肥胖会改变自体骨髓间充质干细胞的疗效

留存时间

无论自体或异体干细胞进入身体后,都会随着新陈代谢被逐渐清除,留存时间与多种因素有关,包括机体免疫力,细胞本身质量、生活习惯等等。从自异体角度来看,由于间充质干细胞免疫原性较低,并不会因为来自异体而被加速清除,所以在保持其他变量相同的情况下,异体干细胞在体内留存时间与自体并不会有太大的差距。

所以综上所述,异体不会造成DNA突变,且与自体在效果方面几乎没有差异,甚至在某些特殊情况下会优于自体的效果。

关于这一点,我们还可以从医学界的临床研究趋势[4]上窥见一二,从2004年起,异体与自体相关研究在数量上就基本平分秋色,甚至在近两年,关于异体的研究数量还隐隐有超越之势。如果真有无法跨越的效果鸿沟或严重后遗症,相信学者们也不会花如此多精力在异体间充质干细胞的研究上。


△ 2004-2018年间充质干细胞临床试验趋势

异体的优势也逐渐在现实应用中凸显,比如异体取材过程简单,不会对人体造成伤害,且来源稳定纯净等等。但坚持使用自体也无可厚非,在能保障细胞质量的前提下,最终选择还是要看自己的偏好以及医生的建议。