助力瘫痪,间充质干细胞治疗脊髓损伤,效果

梅奥医学中心在美国、乃至世界范围内的医学研究机构中都是首屈一指的权威机构。其在诸多医学门类中都有着出类拔萃的医疗服务和研究深度,也一直保持着对前沿医学无止境的探索欲。

今年4月1日,梅奥医学中心的研究人员在NatureCommunications上发表了题为:Intrathecaldeliveryofadipose-derivedmesenchymalstemcellsintraumaticspinalcordinjury:PhaseItrial的研究论文。

论文指出,鞘内注射自体培养扩增的脂肪组织来源的间充质干细胞(AD-MSC)可用于治疗创伤性脊髓损伤(Spinalcordinjury,SCI)。

梅奥医疗中心的研究结果又一次证实了间充质干细胞在治疗机械创伤或涉及人体运动机能的退行性疾病时可发挥显著效果。

实际上,脊髓损伤作为一种引发不可逆中枢神经系统(CNS)组织丧失的恶劣疾病,在不同年龄段的人群中广泛发生。脊髓损伤引发严重的肢体功能障碍、神经功能缺损,并使相当比例的患者永远陷于瘫痪的泥淖之中。生活中时常发生的高空坠落、交通事故以及运动损伤是脊髓损伤最主要的来源,根据一项年的调查数据显示,全国创伤性SCI发生几率高达50.48例/百万人。

过去的医疗方式多以理疗、手术、抗炎镇痛药物作为辅助康复手段,然而药物和理疗对神经功能恢复不明显,只能在短期起到减少局部水肿、减缓脊髓压迫的疗效。近年来随着干细胞技术不断取得进展,越来越多研究人员开始将目光投向这种具有高度增殖能力和多向分化潜能的特殊细胞。在干细胞家族中,间充质干细胞(MSCs)很容易从人体各类组织中分离出来并高速增殖,在很多医疗学科中都发挥了令人瞩目的功效。

MSCs还具有调节机体免疫能力、肿瘤风险较低的优势,并且其采集简易,培养技术成熟可靠,不会引发医疗伦理纠纷,因而广受研究者的青睐。

研究机构认为,针对于SCI发病后长期的炎症反应,MSCs能够稳定且安全地发挥消炎作用,其奥秘在于间充质干细胞外泌体(MSCs-exo)可直接作用于病灶部位,针对SCI主要病理机制——长期炎症、血-脊髓屏障(BSCB)破坏、轴突断裂、细胞凋亡等进行修复。

值得注意的是,在其他类似的机械损伤治疗研究中,MSCs也发挥了类似的功效。人们通过给小鼠尾静脉输注人源性间充质干细胞外泌体,发现其显著降低了TNF-α、巨噬细胞验证蛋白、γ干扰素等炎症因子,这对于微环境修复、细胞更新无疑是有利的。

此外,MSCs还可以拼接外泌体激活特定的信号通路,减少某些神经元的蛋白表达,从而提升B淋巴细胞瘤-2基因的表达,最终抑制细胞凋亡。在炎症水平明显下降、细胞消亡速率降低的前提下,外泌体又能为再生能力孱弱的神经细胞送来更多生力军。

这一点着重表现在外泌体对星形胶质细胞活化表型的诱导,其促使星形胶质细胞从A0静息状态向A2表型转化,这对于神经系统修复、清除瘢痕大有裨益。

南京医院骨科的研究人员则指出,间充质干细胞外泌体可以抑制神经元铁死亡(Ferropotosis)——依赖于铁的程序性细胞死亡,这也为临床治疗SCI提供了新的思路。

SCI发病时脊髓附近将有大量红细胞、血红素等含铁物质渗出,加速了自由基产生,促进了氧化应激、线粒体功能障碍和脂质变性,这就是细胞铁死亡的机制。经过特定基因修饰的间充质干细胞来源外泌体可以治疗铁死亡,其通过抑制铁反应元件结合蛋白2(IREB2)而提高铁蛋白重链1(FTH1)水平,最终降低人体内二价铁含量,即减少了铁死亡发生率。

围绕间充质干细胞的神奇效能,更多的创意还在不断涌现。例如水凝胶缓释系统与间充质干细胞的结合就是其中之一,水凝胶作为药物/干细胞载体可以较好地置入SCI创面并起到长效修复作用,并且还可持续释放外泌体,直达根本发挥疗效。

研究人员将继续攻坚间充质干细胞的应用细节,对其给药途径、给药方式、靶向性和作用机制展开更多机理性研究,并为脊髓损伤患者干细胞移植术后的优化康复计划提供理论支撑。

参考文献

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