一文读懂:干细胞治疗肝硬化

 一文读懂:干细胞治疗肝硬化


1、什么是肝硬化?

2、目前的临床治疗方式是什么?

3、干细胞如何修复受损的肝脏?




liver cirrhosis 肝硬化

肝硬化的英文:liver cirrhosis。要了解肝硬化,首先从英文单词cirrhosis说起。Cirrhosis在韦氏词典中的解释到:New Latin, from Greek kirrhos,orange-colored。可以看出,Cirrhosis最初是形容一个人的皮肤是橘黄色。结合现代医学,用“橘黄色”来表达肝硬化是可以接受的,因为肝硬化之后肝脏的代谢能力出现下降,酪氨酸酶的降解减少,黑色素增加导致面色发暗、发黄,这种发黄的面色临床上称为肝病面容。




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肝脏的结构




肝脏的结构

要了解肝硬化首先要认识肝脏的结构与功能。肝脏是人体最大的器官,但同时也是脆弱的器官,在脂肪消化、碳水化合物存储、血液排毒和蛋白质合成方面等多方面有着无法替代的功能。正是因为肝脏的功能强大,因此肝脏容易受到各种代谢、循环、有毒、微生物和肿瘤侵害。

肝脏位于腹部的右上象限,在隔膜下方,解剖分为右叶和左叶,然后根据其血液供应和胆汁排泄的模式进一步细分。它被结缔组织囊Glisson系统覆盖,这反过来又被内脏腹膜覆盖,反射形成各种悬念肝韧带。这些结构划定肝脏的裸露区域直接与隔膜接触。

肝脏有双重血液供应:(1)动脉通过腹腔干和肝动脉的动脉流入提供了器官25%的血液供应;(2)其余的来自门静脉,引流消化道和胰腺的毛细血管床。这种缺氧静脉血富含由肠 道吸收和分泌的物质。然后,这些入球血管与胆管联合在整个肝脏中分支,形成门脉三联征(包括门静脉、肝动脉和胆管)。最终,来自肝动脉和门静脉的血液汇入肝窦,围绕肝细胞片或肝板。血窦内衬有内皮细胞和Kupffer细胞(一种巨噬细胞)。血液汇入中央静脉,最后汇入肝静脉,注入下腔静脉。血流的任何阻塞都可能导致阻塞水平附近的门静脉压力升高。这种疾病被称为门静脉高压,是许多肝脏疾病的中心病理生理事件。肝脏还具有丰富而复杂的淋巴引流系统。

 一文读懂:干细胞治疗肝硬化




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什么是肝硬化?







什么是肝硬化?

肝硬化可分为前期的代偿期和发展为后期的失偿期。

肝硬化失偿期是指各种慢性肝脏损害所导致的肝病晚期阶段,以门静脉高压和肝功能严重损伤为特征,患者常因并发腹水、原发性腹膜炎、消化道出血、肝性脑病、肝肾综合征及脓毒症等导致多脏器功能衰竭而死亡。引起肝硬化的常见病因包括慢性病毒性肝炎 (如:乙型肝炎病毒HBV、丙型肝炎病毒HCV)、酒精性肝病(alcoholic liver disease, ALD)、代谢相关脂肪性肝病 (metabolic associated fatty liver disease, MAFLD)、自身免疫性肝病( 原发性胆汁性胆管炎、自身免疫性肝炎、原发性硬化性胆管炎) 以及遗传和代谢性疾病等。

肝硬化代偿期的患者多无临床症状,肝生化检测也在正常范围内。但每年约4﹪- 12﹪的肝硬化患者因出现腹水、静脉曲张出血、黄疸和肝性脑病等进展为失代偿期肝硬化。失代偿期肝硬化患者死亡率明显升高。




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肝硬化的治疗方式




肝硬化的治疗方式

目前针对失代偿期肝硬化的治疗方案有以下几种:1、药物治疗,即服用抗病毒的药物、抗肝脏纤维化的药物;2、内镜硬化、套扎。主要应用于肝硬化造成的静脉曲张血管出血。3、人工肝血液净化。通过人工肝代替部分肝脏功能,通过血浆置换清理体内内源性、外源性毒素,最后补充血浆将净化后的血液回输到患者体内,从而起到维持内环境稳定的目的。

上述的治疗手段可起到缓解疾病进展的功效,但患者肝功能的衰退已无法逆转。肝移植是治疗失代偿肝硬化最有效的方式,但因供体来源匮乏,很难满足当下的治疗需求。




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肝硬化的干细胞治疗




肝硬化的干细胞治疗

肝硬化的干细胞治疗

干细胞是一类具备自我更新能力和多向分化潜能的细胞。2005 年,德国学者首次将干细胞用于肝病治疗,证实干细胞可以促进肝脏再生。随后,国内外学者进行了大量干细胞移植治疗肝脏疾病的临床探索研究。下面依次展开介绍。

不同来源的干细胞治疗肝硬化的研究基础。



胚胎干细胞

干细胞(ESCs,embryonic stem cells)
ESCs,embryonic stem cells是一类由早期胚胎或原始性腺分离的细胞,具有无限增殖、自我更新和多向分化的潜能。经定向诱导后的ESCs 可发展为具有高表达肝细胞特异性标记物的肝细胞样细胞,可具备糖原存储、细胞色素活性和低密度脂蛋白摄取等功能。虽然ESCs已达到临床使用标准,但ESCs 用于肝硬化的治疗仍存在许多亟待解决的问题。首先, ESCs 的获取需要破坏囊胚,存在不可避免的伦理问题,其次,ESCs 属于多能干细胞,移植后存在发生畸胎瘤的风险。







诱导多能干细胞(iPSC)


诱导多能干细胞(iPSC)

iPSCs 可直接从成体细胞诱导分化,不需要破坏胚胎,因此可避免ESCs移植相关的伦理问题和免疫排斥反应,同时,iPSCs与ESCs 在多向分化、自我更新潜能等方面也较相似,因此逐渐成为干细胞治疗研究的热点。目前已经可以从iPSCs 获取肝细胞样细胞,但与成人原代肝细胞相比, 来源于iPSCs 的肝细胞样细胞表型更接近于胎儿。虽然3D培养可使 iPSCs接近成熟肝细胞,但仍需要一个适宜的发育环境。虽然目前关于 iPSCs 的研究还处于初级阶段,但其在肝脏疾病治疗方面已显现巨大潜力。然而,其潜在的致瘤风险以及在重编程过程中的不确定性均可能降低其定向分化的潜能,这也是未来研究亟须解决的问题。







间充质干细胞(MSCs)


间充质干细胞(MSCs)

MSCs是一类具有多向分化潜能的成体干细胞。1968年Friedenstein 等首次在骨髓中分离出MSCs。MSCs 广泛存在于人体骨髓、脐带、脂肪、胎盘等组织中,具有易获取、 在体外也可保持增殖能力等优势,是目前研究最广泛的干细胞。MSCs 以CD44、CD90、CD73、 CD105、CD106、CD49 等表面标志物阳性和 CD45、CD14、CD34、 CD11b、CD19、HLA-DR 等表面标志物缺失为特征。MSCs 治疗肝硬化的机制主要包括如下几类:

(1)MSCs可转化为肝细胞样细胞。MSCs开在体内特定的微环境下,经细胞因子、生长因子等的诱导分化成肝细胞样细胞,具有肝细胞特异性表达的表面标志蛋白。随着培养时间的延长,肝细胞样细胞可促进肝损伤的修复,同时具备产白蛋白、存储糖原、尿素分泌等代谢生理功能。

(2)体内免疫调节。MSCs可将体内的M1型巨噬细胞(分泌促炎因子)转化为M2型巨噬细胞(分泌抗炎因子),从而降低肝脏部位的炎症。其次,MSCs可抑制体内的Th1细胞和Th17细胞的分化,减少γ干扰素和IL-17的分泌,从而使CD4+T淋巴细胞转化为抗炎状态,发挥治疗作用。总之,MSCs可调节由于肝损伤所致的免疫失衡,对肝硬化有着积极的治疗作用。
   (3)旁分泌功能。MSCs可分泌各类细胞因子、趋化因子、生长因子以及外泌体,从而间接的帮助组织修复。细胞因子可刺激体内的肝细胞再生,血管内皮生长因子可促进微血管修复。外泌体囊泡中包裹着丰富的蛋白质、脂类、mRNA等物质,参与血管再生、免疫调节、组织修复等多种生理过程。





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MSCs治疗肝硬化的临床表现




MSCs治疗肝硬化的临床表现

目前MSCs治疗肝硬化的机制已逐渐明确,且MSCs容易获取,培养和扩增技术成熟,免疫原性低,应用前景广阔。目前已有非常多项使用MSCs治疗肝病的注册临床试验,其中大多集中于肝硬化或纤维化,且多为Ⅰ期、Ⅱ期或Ⅰ/Ⅱ期混合研究,尚无Ⅲ期临床试验。与门静脉相比,肝动脉是更佳的输注途径,且具有更好的归巢效应。

有一项临床研究将45例失代偿期乙型肝炎肝硬化患者分为两组,其中30例患者输注脐带来源的MSCs,另15例患者输注0.9%的氯化钠注射液,随访1年后发现,输注脐带来源MSCs患者的腹水量显著减少,肝功能显著改善,且无明显不良反应。由此认为,输注脐带来源MSCs可能为失代偿期肝硬化患者提供一种新的治疗方法。另一项临床对4例经肝动脉注射自体脂肪来源MSCs的肝硬化患者的研究显示,2例患者血清白蛋白水平显著改善,且未见严重不良事件发生。

治疗流程

(1)知情同意。应向患者和近亲属对干细胞移植的治疗目的、方案、获益、风险、其它可供选择的治疗方法、可能的并发症与预防措施以及随访等做出详细说明和解释,治疗前需签署知情同意书。

(2)回输前体检。化验项目包括血常规、凝血功能、肝脏生化、肾功、血电解质,感染性疾病筛查、其他肝病筛查等;检查项目包括内镜检查、B超(包括弹性成像)、CT/MRI等。如有条件,建议进行肝活检和肝静脉压力梯度 (hepaticvenous pressure gradient,HVPG)测定等。

(3)静脉回输。干细胞可以经肘正中静脉或前臂静脉输注。该方法操作简便,可反复输注。根据以往研究报道,对于需要多次输注的间充质干细胞,该方法更加适用。




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间充质干细胞的质控




间充质干细胞的质控

间充质干细胞回输前的质量把控是治疗效果的关键所在。要从安全性、有效性多方面评估考量。(1)细胞贴壁生长,成螺旋状;(2)制剂的支原体、内毒素、微生物检测以及常见传染病病毒检测;(3)MSCs表面蛋白检测,简称“三阳五阴”,即CD73+、CD90+、CD105+表达≥95%,CD45+、CD34+、CD14+/CD11b+、CD79a+/CD19+、HLA-DR+的细胞≤2%;(4)三系分化能力:特定培养条件下成脂、成骨、成软骨能力。

回输的剂量和次数
    根据以往研究,间充质干细胞移植每次使用的干细胞数量为1×105/kg ~ 1×107/kg,可根据干细胞的类型和移植途径进行调整。干细胞移植的剂量是在进行干细胞移植时需要考虑的重要问题。如果细胞数量过多,输注过程中会发生细胞栓塞的风险,而如果细胞数量过少,则可能达不到治疗效果。一项小样本对照研究显示,1×106/kg 和 2×106/kg 造血干细胞移植对患者肝生化指标改善的效果优于5×105/kg,且2×106/ kg 组有2例患者肝静脉压力梯度下降。我国学者进行的一项干细胞剂量递增研究显示,外周静脉输注脐带间充质干细胞的最大耐受剂量为 2×108/次。回输次数根据病情进展及体检结果而定。




展望

干细胞治疗失代偿期肝硬化虽然处于起步阶段,但是已经显现出了光明前景。既往临床探索研究之间的巨大差异,使得获取准确可靠的数据分析相当困难。只有在国家相关政策指导下,进一步规范干细胞产品的制备和质控,设计并开展高质量的临床试验,以生存期或肝脏组织学变化等临床终点为观测指标,并且密切关注干细胞移植的短期及长期安全性,才能推动干细胞移植成为规范治疗肝硬化失代偿期的有效措施。




小结

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