【干货】间充质干细胞功能及应用

天数
MSC 体内代谢
Zangi L , et al. Stem Cells 2009;27:2865-2874
Control
Nude
NOD/SCID Nude
Balb/c
Balb/c
Fibroblast
MSC
Fibroblast
MSC
肺部没有损伤
Circulation 2005; 112(10):1451-1461
1994年Matzinger提出“danger model ”
核心：免疫系统只关心其是否受到损坏来启动免疫反应或诱导免疫耐受
受到损坏（dangerous）
活wk.baidu.comAPC
活化T-cell
signals
血液病
未受到损坏（not dangerous ）
诱导免疫耐受
遗憾：当时没有明确涉及dangerous signals和safe signals的定义和内涵。
Think about hemopoietic stem cell (造血干细胞)！
不是所有的干细胞都具有成瘤性/癌变！
值得反思的三点
1，间充质干细胞广泛存在于人体中，包括外周血、骨髓、脂肪、所有组 织器官的基质（ Ann Med 2005;37(7):469-479 ）。
如果间充质干细胞具有成瘤性，那么肿瘤一定伴随着每个人的完整人生！
2，每次患者输血或造血干细胞移植（骨髓移植），都伴随着输入少量的
间充质干细胞。
但从来没有证据证明输血和造血干细胞移植能导致肿瘤的出现！
3，间充质干细胞作为药品，已经在国外上市，那是否意味着安全性已经
得到国外的认可？能否得到中国专家、医生、民众的认可？
安全性评价
临床使用安全性报道：
------ J Gastroenterol Hepatol 2012;27 Suppl 2112-120
阴性 (≦2%)
CD45 CD34 CD14 or CD11b CD79 or CD19 HLA-DR
• 多向分化潜能
体外分化能力: 软骨，成骨，脂肪
The International Society For Cell Therapy Cytotherapy, 8:315-317, 2006
Annu Rev Pathol 2011;6457-478
克隆形成能力 细胞大小 免疫调节能力 分泌细胞因子的量
HGF、TGF-β1、PGE2、IDO
免疫调 节因子
VEGF165、 FGF-2、HGF
抗凋亡 因子
趋化因 子
RANTES、SDF-1α、 MIP-1α、MCP-1
MSC
HGF、FGF-2
抑制疤 痕因子 血管再 生因子
营养因 子
HGF、NGF、 FGF-2、PDGF-AA、 PDGF-BB、EGF
我复制等特点而日益受到人们的关注。
BM-MSC接种在珊瑚状羟基磷灰石微载体（3小时后的扫描电镜500X） ——Tissue Eng 2002;8(6):911-920
间充质干细胞
长满 4X
没满 4X
间充质干细胞
鉴定标准（最低标准）：
• 贴壁生长 • 特定表面标志
阳性 (≧95%)
CD105 CD73 CD90
++
+ ++ + + + ++ + ++ ++
+
+ ++ + ++ + ++ ++
我们的结果: Haematologica. 2006 ;91:1017-26
Biology of Blood and Marrow Transplantation 13:1477-1486, 2007
评价MSC的质量
VEGF165、FGF-2、EGF、 PDGF-AA、PDGF-BB、 Stem Cells 2015;33(6):1878-1891
影响MSC的质量的因素
脐带>脂肪>骨髓
来源
空气洁净度 培养营养
体外 培养
MSC 功效
细胞 活率
活率越高越好
病理 生理
健康>患者 年青>年老
概念的差异
临床研究：clinical study 是以人体疾病的诊断、治疗、预后、病因和预防为主要研究内容。
MSC药物
负面消息（包括无效）的特点
1，活性差、功能低的间充质干细胞（自体骨髓间充质干细胞）
2，脐血单个核细胞（mononuclear cell，不是monocytes）冒充间充质干细胞 （部分医院和企业）
3，干细胞制剂里添加各种药物（激素）
4，治疗方案没有经过优化 5，各种忽悠的干细胞类型，比如：外周血干细胞（外周血含有少量的间充质
最长观察11年5 个月，没发现患者得肿瘤等副作
用，证明了MSC的长期安全性！
J Tissue Eng Regen Med 2011;5(2):146-150.
风险控制
基因组 稳定性
• 体外扩增导致 的基因突变
稳定性评价
微生物
• 病毒 • 细菌 • 支原体
生产工艺
辅料素
• 内毒素 • 胎牛血清残留
稳定性评价
分化
研究的里程碑
3，2002年Exp Hematol和blood 发表文章，首次 证明MSC具有免疫抑制能力！
免疫调节
研究的里程碑
4，2006年国际细胞治疗协会（ISCT）颁布了间 充质干细胞的定义（最低鉴定标准）。
统一的标准
研究的里程碑
5，2012年Osiris公司申报MSC作为药品上市得到 加拿大FDA的批准，MSC的临床应用达到一个历 史性高度！
P14
P18 Array-CGH and cytogenetic analyses showed that BM-MSCs expanded in vitro did not show chromosomal abnormalities. Telomerase activity and hTERT transcripts were not expressed in any of the examined cultures and telomeres shortened during the culture period. (Cancer Res 2007;67(19):9142-9149)
Cytotherapy 2015;
肺部有损伤
Circulation 2005;112(10):1451-1461
脐带MSC和骨髓MSC（细胞因子表达）
Cytokine UC-MSC BM-MSC
IL-6
LIF IL-3 GM-CSF G-CSF SDF-1 M-CSF VEGF FLt-3 SCF β 2MG
Cell Cycle; 9(15): 2923-2924
MSC具有很强的趋化性
MSC分泌的趋化受体（绿色）和趋化因子（蓝色）——Stem Cells 2008;26(9):2287-2299
MSC在肺部的清除和激活
MSC在肺部滞留，激活TSG-6的高表达。
Cell Stem Cell 2009;5(1):54-63
临床试验：clinical trial 指任何在人体（病人或健康志愿者）进行药物的系统性研究，以证实或揭示试 验药物的作用、不良反应及/或试验药物的吸收、分布、代谢和排泄，目的是确定试 验药物的疗效与安全性。 临床试验一般分为I、II、III、IV期临床试验和EAP （expanded access program）临床试验。
------ Stem Cells Transl Med 2012;1(10):725-731
安全性评价
临床使用安全性报道：
------ Stem Cells Dev 2013;22(24):3192-3202
------ J Tissue Eng Regen Med 2011;5(2):146-150
干细胞，但目前无法扩增到临床所需的细胞数）、母乳干细胞（退一步说，即
使母乳里含有干细胞，但经过胃酸和肠道消化，早就死翘翘了）、植物干细胞、 心脏干细胞（专业上有心肌干细胞）等
MSC的新理解
MSC是机体免疫系统安全信号的来源！
Cell Immunol 2012;272(2):112-116
Danger Model
生产工艺管理要求
《干细胞制剂质量控制及临床前研究指导原则（试行）——干 细胞制剂的质量控制》明确提出要求： “应制定干细胞采集、分离和干细胞（系）建立的标准操作及
管理程序，并在符合GMP要求基础上严格执行。”
GMP级车间
欧盟GMP关键点（Cytotherapy 2015;17(2):128-139）
Danger Model
2001年Matzinger提出具体的“dangerous signals”
endogenous: Hsp, DNA, RNA, TNF,CD40L Dangerous siganls
（2001年）
应用受限
Signals
exogenous: unmethylated CpG sequences in microbial
无处不在
牙髓 外周血
胸腺
脐带
MSC
羊膜
骨髓
脐带血 脂肪
富含MSC的人体组织
图片来自网络
年龄与骨髓MSC含量的变化
研究的里程碑
1，1995年间充质干细胞首次应用于临床治疗， 评价血液肿瘤患者使用后的安全性和有效性。
安全
研究的里程碑
2，1999年science发表文章，首次证明MSC的多 向分化能力！
安全性评价
临床使用安全性报道：
对目前大量的临床试验的文献进行分析
（Meta-Analysis），发现MSC输入治疗与发烧存在
一定的关联性，而与其他文献所报道的不良反应没
有必要的联系，认为MSC治疗是安全的。 PLoS One 2012;7(10):e47559
安全性评价
MSC治疗软骨损伤，41个病人的45个关节软骨，
Safe signals
??
意义：能够解释更多免疫学现象，成功地解释了坏死细胞为何能诱导免疫应答反应。
MSC在免疫中的作用
MSCs是免疫系统“安全信号”的来源
应用受限
acute phase chronic phase
self-MSCs
safe signals
Cell Immunol. 2012;272(2):112-6
3#
间充质干细胞
功能及应用
间充质干细胞
功能
多向分化 免疫调节能力 消炎能力 促进器官特异性干细胞增殖 修复组织器官
应用
软骨损伤/缺损、血管新生 GVHD、自免肝、RA、SLE、移植排斥 各种炎症、脑水肿、溃疡性结肠炎 肝病、神经系统疾病、再障 心梗、中风
多重治疗机制，但有偏重！
MSC研究的差异性
安全性评价
临床使用安全性报道：
8个随机对照临床试验（RCTs）发现MSC治疗组和对照 组的感染率没有差异，明确提出MSC治疗不会增加感染的风 险，MSC治疗组和对照组在恶液质和成瘤方面没有差异。
J Invasive Cardiol 18: 552–556；Chin Med J (Engl) 117: 1443–1448； J Am Coll Cardiol 54: 2277–2286；Stem Cells 28: 1099–1106； Clin Pharmacol Ther 83: 723–730；Leukemia 22: 593–599； Zhonghua Xin Xue Guan Bing Za Zhi 34: 107–110(Chinese)； Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research 11: 1277–1279 (Chinese)
稳定性评价
P30
Although hUC-MSCs with genomic alterations do not undergo malignant transformation, periodic genomic monitoring and donor management focusing on genomic stability are recommended before these cells are used for clinical applications. (Cell Death Dis 2013;4e950)
思考
人体含丰富 的MSC
MSC具有很 强的免疫调 节功能 为何还会出 现自身免疫 性疾病？
2#
间充质干细胞 安全性评价
“成瘤性/致癌”的担忧和恐惧是干细胞临床应用的最大障碍！
担忧和恐惧的最早来源是胚胎干细胞的强致癌性，包括后来的iPS。
What about mesenchymal stem cell (间充质干细胞)？
间充质干细胞 功能及临床应用
MSC简介
MSC安全性评价 MSC功能与应用 中国的政策
1#
间充质干细胞
简介
间充质干细胞
间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSC），来源 于发育早期的中胚层，1968年MSC在骨髓中发现，后发现其具
有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自