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探索干细胞治疗的有效性:一份高质量的干细胞评估的三大标准!

探索干细胞治疗的有效性:一份高质量的干细胞评估的三大标准! 恩斯康生物
2024-01-18
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导读:我国首个人源干细胞国家标准在23年9月正式发布,其中在质量控制里,提到干细胞的验收标准可参考T/CSCB-0002与T/CSCB-0005的内容,其中影响质量的重要因素有三个,细胞来源、细胞存活率、细

引言

introduction


干细胞是一类能够自我更新、具有分化成一种或多种功能细胞类型的细胞。它具有自我复制、多向分化和归巢能力的特性,能够生成各种不同的体细胞类型,从而在医学领域发挥关键作用,被医学界称为“万能细胞”。

当讨论到干细胞治疗时,细胞的质量是不可避免的重要讨论点。很多人倾向于以回输的细胞数量作为评价干细胞质量的标准,认为细胞数量越多意味着疗效越好。

我国首个人源干细胞国家标准《生物样本库多能干细胞管理技术规范》(GB/T 42466-2023)(以下简称《规范》)在23年9月正式发布。《规范》涵盖了干细胞采集和接收、复苏和培养、冷冻与储存、质量控制等方面。这一国家标准的发布,标志着我国在干细胞样本库管理上有了标准技术支撑,对于干细胞技术的发展具有重要意义,也为干细胞领域后续相关标准的制定提供了先行示范

其中在质量控制里,提到干细胞的验收标准可参考T/CSCB-0002与T/CSCB-0005的内容,其中影响质量的重要因素有三个,细胞来源、细胞存活率、细胞生长活性等


  细胞来源

01

为了确保干细胞的高品质,选择细胞的来源至关重要。随着人体的老化,细胞的活性也逐步下降。不论是采用他人捐赠的细胞进行异体移植,还是使用个体自身的细胞进行自体移植,供体的年龄和健康状况都会显著影响获得细胞的质量。

▲人体骨髓中间充质干细胞随年龄的变化关系


▲20岁的细胞数量  vs  70岁的细胞数量

▲20岁的细胞活性  vs  70岁的细胞活性


2019年,英国利兹大学的科研团队就采集了67名健康供体(19-89岁)的骨髓间充质干细胞,通过体外培养的方式证实了:年轻人的干细胞数量和增殖能力显著高于老年人。



▲在国际细胞专业杂志《Stem Cells International》上发表的相关研究结果


团队招募了19-89岁的67位捐献者进行外周血骨髓间充质干细胞分离。之后首先将捐献者的样本按照19-40岁、41-60岁和61-89岁分为三组,经过对比,结果如以下图所示,相同采血量所分离出的细胞数19-40岁年龄组明显高于另外两组,与之前报道的研究结果相符。

     ⚫️代表男性 ⚪️代表女性


研究者从样本中分出19-37岁和61-76岁两个年龄组利用标准培养基进行培养,以相同时间每个细胞生长的细胞团的面积来评定细胞的增殖活力,结果如下图所示,年轻分组拥有较大生长面积的数目及总量明显多于年老分组,可见年轻细胞拥有更强的增殖能力。

▲不同年龄组细胞生长活力对比

因此,从年龄这一因素出发,脐带、胎盘、羊膜等围产组织所提取的间充质干细胞,因其出生即获取,故被昵称为“零岁细胞”,通常被认为是最佳选择。年轻成人的骨髓和脂肪源间充质干细胞也是较好的选择,因为它们相较于更老年龄段的细胞具有较高的活性和再生能力。对于年龄较大的个体,通常不推荐直接使用自体干细胞进行治疗,因为这些细胞的再生和修复潜能可能已经降低。

▲年轻态的干细胞胞体饱满、呈明显的梭形;衰老的干细胞胞体宽大扁平


年轻态的MSC的典型特征就是增殖速度快、胞体饱满、立体感很好、呈明显的梭形、伪足较少;而衰老的MSC的典型特征就是增殖缓慢甚至停止、胞体宽大扁平,有时还出现胞体颗粒增多或者空泡增多。


此外,供者本身的身体状况也对干细胞有一定影响。

首先供体必须经过检验筛查证明无人源特定病毒(包括HIV、HBV、HCV、HTLV、EBV、CMV等)的感染,无梅毒螺旋体感染。其次除了病毒感染,许多疾病也会影响自体间充质干细胞的功能及效果,如遗传性疾病、自身免疫性疾病和部分慢性疾病等。

以常见的糖尿病为例,2021年9月刊登在《STEM CELLS TRANSLATIONAL MEDICINE(干细胞转化医学)》上的一项研究证实: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


▲健康组(第1组)和2型糖尿病患者的自体骨髓来源间充质干细胞(BM-MSCs)的表征对比(糖尿病持续时间:第2组:<5年,组3:5-10年,第4组:>10年)


尽管干细胞治疗2型糖尿病的具有潜在治疗效果,但一些患者使用自体干细胞进行治疗却得到矛盾的结果,这是由于疾病影响了患者自体干细胞的分子和细胞特征,特别是代谢活动和线粒体DNA的改变。

所以,当你患有糖尿病超过10年且较为肥胖时,采用自体干细胞进行治疗就不会是一个明智的选择。

  细胞存活率

02


我们都知道,当干细胞回输到体内,只有活着的干细胞能真正起到修复或治疗的作用,失活细胞不仅有碍有效性,还可能会引发机体毒性反应。

所以细胞活率不但关乎细胞质量,更涉及人体自身的安全。也正因如此,国内监管对于干细胞产品活率要求较高,通常要≥90%


细胞生长活性

03

人体会衰老,人体内广泛存在的MSC也会衰老(大自然的规律),体外培养的MSC同样会衰老(复制性衰老)。刚从脐带、胎盘等组织提取出来的干细胞是原始P0代,传一代是P1代干细胞,以此类推。在此过程中,干细胞的生物学效力和增殖特性,会随着传代次数的增加逐渐下降。

例如,下图为越南某实验室分离培养的人脂肪间充质干细胞,培养至P10代时,干细胞出现典型的衰老特征,胞体直径增大、宽大扁平,失去了典型的成纤维细胞样的梭形,朝着“煎蛋”形态发展且局部排列紊乱。


▲从P10代开始有明显的衰老


虽然间充质干细胞理论上可以长期传代培养,但衰老干细胞的免疫抑制功能会出现明显的下降,因此在临床应用中不建议选择代次较高的干细胞批次。

但P0代干细胞活性很高,为什么不直接使用它呢?那是因为我们需要综合考虑细胞的剂量与安全性。如果没经过足够的体外培养、扩增,可能导致细胞总数量不够,达不到使用标准。

此外,传代培养的过程还是一个纯化间充质干细胞的过程。刚从组织中被新鲜提取出的P0代干细胞还来不及检测各种污染物的存在情况,也没有进行进一步的净化,有可能存在某些细菌、病毒、微生物等,缺乏安全保障。

目前学界普遍公认,P3-P7代次的干细胞,遗传特性基本稳定,生物学特性虽然有一定的差异,但差异不大,也可以认为基本稳定。所以要同时兼具数量、安全及干细胞活性P3-P7代次的干细胞是最佳的选择


总结与展望


由于干细胞技术具有多样性、复杂性和特殊性,因此为了确保干细胞制剂临床应用的安全性和有效性。依照《干细胞临床研究管理办法》、《干细胞制剂质量控制及临床前研究指导原则》、国家卫健委和国家药监局监管要求,开展临床研究的干细胞产品应取得第三方检验机构出具的质量检测报告。

随着干细胞技术的日益成熟,国家也在不断完善干细胞质量管控体系,确保干细胞制剂临床应用的安全性和有效性。


总之,干细胞技术具有广泛的应用前景,但也存在风险和挑战。只有通过更加全面、理性的视角,加强干细胞相关的基础和临床研究,严格遵守相关规范,才能真正实现干细胞技术的潜在价值,为人类健康和医学研究提供更多的机会。


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