撰文│步步先生 来源│干细胞者说 如需转载请联系原作者
一、间充质干细胞的给药方式
正如活细胞的效力需要体外评估一样,间充质干细胞(MSCs)的给药方式同样也会影响其进入体内后的行为(包括药代动力学和生物学特性)。
局部给药方式
局部给药方式可控性强,细胞可快速定位病灶,相对效果更好。不同的适应证、相同适应证中不同的病程、不同的治疗诉求均需要不同的给药方式。在治疗缺血性卒中慢性期局部给药比全身给药更有效。然而,移植后的细胞在给药部位的保留时间和存活率不足是一个挑战,这影响治疗效果。
局部给药后,诸多因素影响着细胞存活(存活时间和数量),其中,尤为重要的是病灶部位形成的恶劣微环境,影响着局部给药后细胞的存活质量。研究表明,移植后数小时内,仅不到 5%的移植细胞仍在注射部位。一项使用放射线标记的MSCs治疗冠心病的研究发现,MSCs在注射1小时后只有2.1%仍在注射部位,其他大部分出现在肝脏和脾脏。
免疫介导的损伤和细胞凋亡也会影响局部给药后细胞的存活。一项大鼠实验显示,MSCs局部给药2天后,心肌梗塞部位就已无法检测到存活的MSCs。因为营养输送和氧气扩散有限,也会影响局部给药后细胞的存活。在距离血管约200μm范围内,细胞才能获取足够的营养和氧气。这也限制了MSCs在受损部位的治疗作用,因为新的血管生成需要时间。
因此,针对某些疾病,如想提高疗效,尽量会将干细胞“送到”损伤位置进行修复。采用局部给药方式(比如局部注射、腰穿、介入等方法)可提高其归巢性,发挥更好的临床效果。
循环系统给药方式
在一定程度上大量细胞输注产生的微血栓、即时血液介导的炎症反应(instantblood-mediated inflammatory reaction,IBMIR)等不良反应的出现与输注MSCs的特性、数量及病人个体情况有关。MSCs表面的促凝剂(如组织因子)浓度升高是IBMIR发生的诱因,会影响细胞定植、存活时间和治疗功效。
驻留和归巢时间不足
采用循环系统给药时,关键是保持足够长的时间,但通过静脉输注的MSCs大部分都会快速集中(24小时内)至肺毛细血管,而后被单核-巨噬细胞吞噬,造成MSCs体内循环及归巢时间严重不足,影响临床疗效。
二、如何提高给药方式的效率
提高MSCs给药方式的效率可参考以下几点:
(1) 通过低氧、炎性因子、小分子等预处理,可提高MSCs存活率。但不适用刚解冻后的细胞。
局部给药
体外预处理:体外预处理是一种简单的策略,通常,病灶部位处于缺氧微环境,低氧预处理可上调某些生长因子表达,帮助MSCs尽快适应低氧微环境。在心肌梗死大鼠模型中,经低氧预处理的MSCs注射到心肌后,3天内死亡的细胞数比未处理的少40%,且改善了梗死心肌的血管形成,提高了治疗效果。但这种预处理方式,只适合新鲜细胞,不适用刚解冻后的细胞,因为存活因子的表达高度依赖于环境。
循环系统给药
为了减轻IBMIR,建议一方面在临床上使用低剂量抗凝剂(如肝素),另一方面开发新的MSCs培养基,因为AB血浆(ABP)中的ABO抗原、补体和凝血因子会加重IBMIR。其他替代方法还有:在细胞表面覆盖肝素分子涂层,通过基因编辑技术降低TF表达,或者让MSCs表达血液调节分子。
三、小结
目前常见的给药方式是循环系统给药和局部注射。循环系统给药方式因细胞常无法到达目标组织,以致不足以将治疗细胞输送到患病部位。局部给药方式,细胞可快速定位病灶,相对效果更好,但容易造成新的创伤或并发症。所以,不同的适应症要选择合适的给药方式尤为重要。
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