怎樣才能提高間充質幹細胞移植後的有效率

間充質幹細胞（MSCs）是繼造血幹細胞之後又一類廣泛開展臨床試驗的幹細胞。透過美國NIH（National Institutes of Health）下屬的ClinicalTrials。 gov資料庫檢索發現，截止到 2020年8月底，全球關於MSCs臨床研究專案超過9000餘項。

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由於間充質幹細胞（MSCs）移植後較差的細胞存活率，加之移植後在靶向組織中檢出率低、分化效率差以及體記憶體活時間短等問題，會直接影響MSCs治療效果。因此，如何提高 MSCs 臨床治療效果成為一個重要的研究方向。

本文總結了

MSCs與藥物､細胞因子､材料支架､物理因素等方法聯合應用

並輔以

適合的輸入方式和劑量

，來幫助讀者更深入的瞭解如何提高MSCs移植的有效性。

MSCs與藥物聯合應用

MSCs與藥物共同使用或者透過藥物預處理MSCs，可以

改善輸入環境,觸發相關訊號通路等,從而增強MSCs移植效率｡

研究發現，在實驗性結腸炎小鼠模型中，

肝素與骨髓間充質幹細胞(BMSCs)

聯合應用可以

有效增強BMSCs的治療效果

，是因為肝素（ 400U/kg） 進行抗凝治療可減少BMSCs肺栓塞以及BMSCs肺部清除率，從而提高細胞存活率，並增強BMSCs在細胞治療中向靶器官的遷移和維持，提高幹細胞治療效果｡研究表明，

地西他濱藥物

可啟用IL4R/STAT6/STAT3/PPARγ訊號通路，

從而調節機體免疫反應

，臍帶間充質幹細胞（ hUCMSCs）與地西他濱聯合使用可以減少炎症反應，提高胰島素敏感性，較單純hUCMSCs治療可起到長期降糖的作用｡

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細胞因子預處理

細胞因子作為一種訊號分子在MSCs增殖分化過程中起著至關重要的作用｡細胞因子按生物學活性不同主要分為以下幾類：

白細胞介素( IL) ､干擾素( IFN) ､腫瘤壞死因 子 ( TNF) ､造血生長因子( HGF)､集落刺激因子( CSF)等｡

由

細胞因子訊號

引起的具體細胞反應會引導一系列細胞行為，包括

影響細胞的生存､促進細胞增殖和分化､影響細胞遷移等

｡除此之外，還具有明顯的免疫調控能力｡而MSCs免疫調控能力的啟用需要一定的組織微環境｡細胞因子預處理MSCs不僅可以

提高幹細胞的增殖能力和分化潛能

，還可以

調節 MSCs 發揮免疫抑制或增強的作用

､

改善體內微環境

等，從而最佳化 MSCs 治療效果｡

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MSCs與支架材料複合使用

目前，支架材料在細胞再生及組織工程領域應用廣泛｡其中最具前景的組織再生方式就是

利用支架材料在受損部位控制趨化因子的方向,並延長趨化因子對幹細胞歸巢效應的時間,從而促進組織的再生

｡MSCs 與支架材料在各個組織修復領域應用廣泛｡

在軟組織修復方面,

將脂肪來源的 MSCs 移植於藻酸鹽支架上，可以提高 MSCs 分化為脂肪細胞的效率，並顯示出血管生成活性，從而用於字型軟組織修復｡

在創傷修復方面,

hUCMSCs 與膠原纖維蛋白雙層膜結合對小鼠傷口癒合的實驗中可以加速傷口的癒合｡

在成骨方面,

將 hUCMSCs與多孔絲素蛋白（SF）/殼聚糖（CS） 支架或仿生礦化膠原蛋白支架聯合使用，其增殖能力､成軟骨分化能力､歸巢能力明顯提高，促進體內骨缺損的修復速度｡

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物理因素預處理

物理因素預處理MSCs主要是指

低氧預處理以及衝擊波療法( ESWT)

｡眾多研究人員將常氧（21%O2）與低氧（ 1% O2） 培養環境進行對照研究，表明，低氧預處理可以顯著影響幹細胞的旁分泌功能，從而促進作用細胞的增殖､遷移和小管形成等作用｡此外，

低氧預處理可能誘導參與細胞遷移的一些基因表達,並且可以改善細胞的存活､增殖和治療潛力｡

研究發現，低氧預處理MSCs在體外可以提高細胞存活率以及促血管生成因子的表達，在治療食蟹猴心力衰竭時，實驗組較對照組心肌梗死情況及心室功能恢復更好，並能延長幹細胞治療作用｡研究表明，

衝擊波( ESW)可以誘導 MSCs 增殖分化

，其分化電壓多為5kV或 8。 5kV，頻率多為1。7Hz或2Hz｡在細胞增殖方面，使用總劑量為2000次的中高能量作用3~8天，

可使培養的細胞數量明顯增多｡

研究發現，ESW與自體脂肪來源的間充質幹細胞（ ADMSCs） 聯合應用，較單獨ESW及ADMSCs治療，能夠增加了骨形態發生蛋白（ BMP）-4 的表達，可以顯著提高 ADMSCs 的增殖分化，在早期膝骨關節炎的治療中具有協同促進作用｡在雄性小豬急性心肌梗塞模型中，將 ESWT 和BMSCs聯合應用，在改善左心室功能障礙方面優於單獨的BMSCs治療｡

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MSCs的輸入方式與劑量

在任何新型治療劑開發過程中的重要階段是

確認最佳劑量和給藥途徑,

同理，影響MSCs治療效果的因素也包括細胞輸入方式以及輸入劑量｡關於輸入方式，MSCs 的大多數研究都採用靜脈輸入，臨床上普遍認為靜脈輸入是安全的，輸入後發熱是唯一可能發生的不良反應｡研究發現，小鼠靜脈輸入MSCs後會在肺部蓄積再遷移到血管外，其中一半以上滯留肺部的MSCs 會被組織巨噬細胞迅速吞噬，移植效率也會因此而降低｡除了靜脈輸入外，在許多多發性硬化症的研究中是採用鞘內注射來進行的｡除此之外還可針對患處進行定點注射，例如對關節炎患者進行關節內注射人脂肪間充質幹細胞，對心臟病患者透過冠狀動脈輸入及心內膜注射的途徑等都可以達到治療的效果｡

眾多研究表明，MSCs細胞移植劑量並非越多越好，其劑量高低可以影響幹細胞增殖､分化並引起宿主體內微環境變化､表達譜差異等｡普遍來講，向齧齒動物體內靜脈輸注MSCs 時，其劑量通常為5×107個細胞/kg，人體中 MSCs 的輸入劑量通常為 1×106-2×106個細胞/kg，不超過 1。2×107個細胞/kg｡關於定點注射，輸入量因病種不同而產生差異｡

在一項人羊膜來源的間充質幹細胞（ haMSCs） 治療骨關節炎的臨床試驗中，關節內分別注射低劑量（ 1×107 ） ､中劑量（ 2× 107） ､高劑量（ 5×107 ） 的 haMSCs，結果顯示高劑量組治療效果更好｡然而該項研究除了證明關節內注射 haMSCs 具有安全性和有效性之外，由於研究的樣本量較少，偏差較大，因此也存在一定的侷限性｡

而另一項研究發現，向心肌梗塞的豬模型心內膜輸注低劑量（ 2。4×107 ） ､中劑量（ 2。4×108） ､高劑量（ 4。 4×108 ） 的MSCs，結果顯示梗死麵積顯著減少，但是治療效果與輸入劑量的高低沒有相關性｡

總結與展望

MSCs在再生醫學領域具有廣泛的應用前景，合理選擇治療方案可以提高MSCs 臨床有效性｡

透過 MSCs 與藥物､細胞因子､支架材料､物理方法等聯合應用,並選擇合理輸入方式及劑量等,

改善移植宿主的微環境，激發細胞遷移相關訊號通路，提高移植細胞的存活率及分化效率，整合歸巢，作用時間及免疫調節能力等，可以極大提高 MSCs 移植效率｡

在未來 MSCs 治療中應當更傾向於患者個性化治療,為不同個體､不同階段的患者選擇合適的 MSCs 型別和最佳應用方案｡