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學會分辨科學的間充質幹細胞給藥方式

學會分辨科學的間充質幹細胞給藥方式

  • 分類:新聞
  • 作者:韦德国际生物
  • 來源:韦德国际生物
  • 發佈時間:2023-12-06
  • 訪問量:26

【概要描述】

學會分辨科學的間充質幹細胞給藥方式

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  • 分類:新聞
  • 作者:韦德国际生物
  • 來源:韦德国际生物
  • 發佈時間:2023-12-06
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詳情

以下文章來源於幹細胞者說(公眾號)

 行業的市場朋友問:

1. 我有個客戶被人拉去幹細胞打足三里等各個穴位,說這樣效果很好,我很想知道现在幹細胞有沒有這樣的治療方式?

2. 我想知道鼻腔滴入人源千細胞治療各種疾病的方式做得多不多?

 

小仙云:

1.間充質幹細胞給藥方式有很多,但無論什麼方式都遵循幹細胞的生物學特性,在保證安全性的同時更好的發揮幹細胞的作用,因此臨床研究和臨床試驗的設計都是為了保證進入臨床的每一份細胞製品都能達到最佳效果。因此,科學安全的選擇給藥方式是非常重要的。

 

2.现在在所有幹細胞臨床研究和臨床試驗方案設計中還沒有看到和中醫穴位結合治療的給藥方式。

 

3.鼻腔滴入人源千細胞的給藥方式只有一個臨床研究方案(同濟大學附屬同濟醫院在2020年4月-2020年9月招募病人),主要針對帕金森疾病的,方式是在腔鏡下經上鼻道將人神經幹細胞(結合了塑形劑)滴入嗅粘膜區,目的是能夠進入腦部發揮神經幹細胞效果,现在治療案例未公佈,安全性及療效不詳。

 

 

●     ●     

-01-

間充質幹細胞的給藥方式

正如活細胞的效力需要體外評估一樣,間充質幹細胞的給藥方式同樣也會影響其進入體內後的行為(包括藥代動力學和生物學特性)

 

具體來講,注射點部位、注射器、載體材料和緩衝液等因素都會影響細胞的給藥效果。不同的注射部位可能導致細胞注射液回流的變化,注射器(針頭的大小/形狀)可能導致細胞注射液剪切速率和剪切應力的變化,而這些變化都會影響射細胞的活力。

 

幹細胞现在常見的給藥方式是循環系統給藥(靜脈注射,動脈注射),局部注射局部給藥比較複雜,包括鞘內注射(常見於神經系統病變),局部注射(關節腔內注射,椎間盤,心肌注射,肌內注射,氣管注射)結合生物材料或基質(燒傷燙傷,膝關節炎,子宮內膜損傷,椎間盤等等)。

 

在幹細胞臨床中,無論是局部給藥,還是循環系統給藥,都面臨着各種臨床挑戰。


局部給藥方式


局部給藥方式,在細胞藥物臨床試驗使用較為廣泛。已註冊的間充質幹細胞臨床試驗中有49%採取局部給藥。大多數已進入Phase III期臨床試驗的間充質幹細胞療法均已在各種臨床適應症(包括慢性腰痛,肛周瘺管和慢性心力衰竭)中使用了局部給藥(即鞘內,病灶內和心內膜)

局部給藥方式,可控性強,細胞可以快速定位在病灶,相對效果更好。不同的適應症,相同適應症中不同的病程,不同的治療訴求,需要不同的給藥方式。例如,在治療缺血性卒中慢性期階段的方案中,局部給藥比全身給藥更有效。然而,移植後的細胞在給藥部位的保留時間和存活率不足是一個挑戰,這影響治療效果。

然而,局部給藥後,諸多因素影響着細胞的存活,無論是存活時間還是數量。其中,尤為重要的是病灶部位形成的惡劣微環境,影響着局部給藥後細胞的存活質量。研究表明,移植後數小時內,僅不到 5%的移植細胞仍在注射部位。一項使用放射線標記的間充質幹細胞治療冠心病的研究發現,間充質幹細胞在注射1小時後只有2.1%仍在注射部位,其他大部分出現在肝臟和脾臟。

免疫介導的損傷和細胞凋亡,也會影響局部給藥後細胞的存活。一項大鼠實驗顯示,間充質幹細胞局部給藥2天後,心肌梗塞部位就已無法檢測到存活的間充質幹細胞。因為營養輸送和氧氣的有限擴散,也會影響局部給藥後細胞的存活。在距離血管約200μm範圍內,細胞才能獲取足夠的營養和氧氣。這也限制了間充質幹細胞在受損部位的治療作用,因為新的血管生成需要時間。

因此,針對某些疾病,如果要想提高療效,儘量會將幹細胞「送到」損傷位置進行修復採用局部給藥方式(比如局部注射,腰穿,介入等方法),會提高其歸巢性和發揮更好的臨床效果。(具體給藥的方式選擇,取決於很多因素,最主要的是適應症)

循環系統給藥方式


然而,局部給藥並不適合所有的適應症,因為局部給藥可能造成新的創傷或嚴重併發症。這時候,臨床治療會考慮選擇循環系統給藥。循環系統給藥分為靜脈給藥和動脈給藥。靜脈輸注由於操作簡便、侵襲性小、可重複性強,因此臨床治療中較為常見。但比起局部給藥,使用循環系統給藥的間充質幹細胞,由於靶點距離較遠,歸巢性往往不足,從而影響治療效果。

 

採用循環系統給藥方輸注間充質幹細胞,有兩個主要挑戰:立即經血液介導的炎症反應(IBMIR)及細胞留存時間不足。

  血液介導的炎症反應

至少在一定程度上, 大量細胞輸注產生的微血栓、即時血液介導的炎症反應(instantblood-mediated inflammatory reaction,IBMIR不良反應的出現與輸注間充質幹細胞的特性、數量以及病人的個體情況有關。間充質幹細胞表面上的促凝劑(如組織因子<tissue factor, TF>)的濃度升高,是IBMIR發生的誘因,會影響細胞定植,存活時間和治療功效。一個案例中,兩名患有腎移植和慢性腎病的患者,經靜脈內注射UC-MSCs觸發了血栓形成,這個要值得注意。

 

另外,組織來源不同、供體來源不同和倍增次數不同間充質幹細胞產品,對組織因子(TF)的表達和IBMIR嚴重程度有很大影響。除引發凝血外,間充質幹細胞與人血清接觸後的IBMIR已被證明可以激活所有三種經典途徑,替代途徑和凝集素途徑的補體。因此,採用循環系統給藥,間充質幹細胞治療的臨床安全性取決於IBMIR的最佳控制

  留和歸巢時間不足

採用循環系統給藥時,關鍵因素是保持足夠長的時間,需要克服從輸注點到病灶路上的「九九八十一難」,方能將間充質幹細胞遞送到受損組織。然而,眾所周知的是,顺利获得靜脈輸注的間充質幹細胞大部分都會快速集中(24小時內)到肺毛細血管,而後被單核-巨噬細胞吞噬,造成間充質幹細胞的體內循環及歸巢時間嚴重不足,同樣影響着臨床療效。

 

循環系統給藥的間充質幹細胞常常無法到達目標組織,從而使其不足以將治療細胞輸送到患病部位。

 

-02-

如何提高給藥方式的效率

圖1. 如何提高間充質幹細胞給藥方式的效率

A)  顺利获得低氧、炎性因子、小分子等預處理,可提高MSCs存活率。但不適用剛解凍後的細胞。

B)  顺利获得水凝膠包裹,可使MSCs在局部給藥後存活數周。但不適用全身給藥,僅適合局部給藥。

C)  顺利获得微凝膠包裹MSCs,可提高其存活率。微凝膠既適用於局部注射,也適用於全身注射。但微凝膠的物理屏障可能影響MSCs的歸巢能力。

D)  顺利获得基因工程/抗體偶聯/聚合物塗層在MSCs表面進行修飾,可實現MSCs的靶向能力。

E)  顺利获得負載氧化鐵,MSCs可在外部磁場引導下到達靶點。也可顺利获得磁共振成像監測MSCs在體內的生物分佈,但不適用剛解凍後的細胞。


局部給藥


改善局部給藥效果,现在已經有諸多策略。

  體外預處理

體外預處理是一種簡單的策略通常,病灶部位處於一個缺氧的微環境,而低氧預處理可上調某些生長因子的表達,幫助間充質幹細胞儘快適應低氧微環境。在心肌梗死大鼠模型中,經低氧預處理的間充質幹細胞被注射到心肌後,3天內死亡的細胞數比未處理的少40%,而且改善了梗死心肌的血管形成,提高了治療效果。但是,這種預處理方式,只適合新鮮的細胞,不適用剛解凍後的細胞,因為存活因子的表達高度依賴於環境
 生物材料封裝
生物材料封裝是另一種潛在策略在大鼠心肌梗死模型中,單純間充質幹細胞在體內存活不到2天,而經處理水凝膠包裹的間充質幹細胞存活時間長達16天。而且,後者能顯著減少疤痕形成,加速血管生成,增加心室壁厚度。

循環系統給藥


為了減輕IBMIR,一個策略是提倡在臨床上使用低劑量抗凝劑(如肝素。另一個策略是開發新的間充質幹細胞培養基,因為AB血漿(ABP)中的ABO抗原、補體和凝血因子會加重IBMIR。其他替代方法還有:在細胞表面覆蓋肝素分子塗層,顺利获得基因編輯技術降低TF表達,或者讓間充質幹細胞表達血液調節分子。
  延長體內留時間

微囊化是將間充質幹細胞封裝在直徑30-50μm的微粒水凝膠內,既不干擾間充質幹細胞的旁分泌作用,又可顯著增加其在體內的留存時間。有趣的是,微凝膠內的細胞數量可能是控制間充質幹細胞留存時間的重要因素。

微凝膠

研究表明,多細胞微凝膠的半衰期大於50小時,單細胞微凝膠半衰期約20小時,未經修飾的間充質幹細胞半衰期則小於2小時。單細胞微凝膠的優勢是能減少纖維化囊形成,增加表面積體積比,有利於間充質幹細胞發揮旁分泌作用。而多細胞微凝膠的優勢是膠原蛋白I水平更高,氧張力更低,更能延長間充質幹細胞留存時間。

  改善歸巢能力

上調間充質幹細胞配體,可強化間充質幹細胞與炎症部位內皮細胞或趨化因子之間的相互作用,從而改善間充質幹細胞歸巢。例如在大鼠腦缺血模型中發現,用丙戊酸和鋰可以誘導間充質幹細胞的CXCR4和MMP-9上調,增加間充質幹細胞歸巢,改善功能恢復並縮小腦梗塞體積。

  磁場靶向

顺利获得磁靶向技術可將經磁性標記的間充質幹細胞引導到靶組織,大大提高間充質幹細胞歸巢的數量。氧化鐵標記的間充質幹細胞在大鼠模型中靜脈輸注後,顯示出在視網膜歸巢率增加了10倍,與非磁性間充質幹細胞相比,注射後1周,磁性間充質幹細胞更好地穿透了內部和外部視網膜。

磁靶向

整體而言,改善細胞留存時間和歸巢能力的給藥方式,现在大多處於臨床前研究階段,少部分進入臨床試驗階段。這些策略可以解決間充質幹細胞細胞留存時間和歸巢到病灶部位的挑戰,有助於改善各種疾病的臨床結果。

 

小黑板:有時候並不是幹細胞治療無效,有可能是給藥方式的選擇出現了問題。


【關於韦德国际生物】

北京韦德国际生物科技有限公司创建於2018年,由清華大學醫學院杜亞楠教授科研團隊領銜創建,清華大學參股共建。核心技術源於清華大學科技成果轉化,並憑藉此項技術榮登中國科協「科創中國」先導技術榜。作為國家級高新技術企業、國家級專精特新「小巨人」企業、潛在獨角獸企業,更取得國家科技部多項重點研發專項支持。

作為高質量三維細胞製造專家,韦德国际生物给予基於3D微載體的一站式定製化細胞規模化擴增整體解決方案,打造了原創3D細胞智造平台,實現規模化、自動化、智能化、密閉式的細胞藥物及其衍生品生產製備,以此幫助全球客戶建立最為先進的細胞藥物生產線。在開創【百億量級】幹細胞製備工藝管線後,加速向【千億量級】進發,致力於以3D細胞規模化智造技術賦能細胞與基因治療產業,惠及更多患者。

韦德国际生物的產品與服務,已廣泛應用於基因與細胞治療、細胞外囊泡、疫苗及蛋白產品等生產的上游工藝開發。同時,在再生醫學、類器官與食品科技(細胞培養肉等)領域也具有廣泛應用前景。並且,现在已助力多家細胞與基因治療企業進行IND申報。

韦德国际生物擁有5000平米的研發與轉化平台,其中包括1000餘平的以3D細胞智造及微組織再生醫學治療產品為核心的CDMO服務平台;以及4000平米的GMP生產平台,並新建了1200L微載體生產線。此外還在上海設有2000餘平的國際合作與技術應用中心,以技術創新持續融入全球生物產業新業態。

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