近年來(lái),全世界數(shù)以千計(jì)的急、慢性心肌梗死和心力衰竭患者接受了干細(xì)胞療法的治療,取得了初步臨床效果。由于存在療效差異和致心律失常問題,促進(jìn)了進(jìn)一步增強(qiáng)和改進(jìn)干細(xì)胞療法的技術(shù)和方法策略的研究。比如,篩選不同干細(xì)胞亞型,探索不同的干細(xì)胞釋放途經(jīng)和方法,改善干細(xì)胞活性,增強(qiáng)干細(xì)胞在病灶中的定植,提高存活率和繁殖力形成新的有功能的心肌細(xì)胞組織,改善心肌再生能力等方法。
1、不斷篩選干細(xì)胞亞型
自2000年以來(lái),使用最初、最多的細(xì)胞亞型為骨髓單核細(xì)胞,采用球囊導(dǎo)管釋放到冠狀動(dòng)脈,起到了增加心臟射血分?jǐn)?shù)和減少心室擴(kuò)張的作用,后來(lái)為了不斷研究更好療效的細(xì)胞亞型,又選擇了骨髓CD133+細(xì)胞、骨髓多能造血干細(xì)胞CD34+、
間充質(zhì)干細(xì)胞、脂肪組織來(lái)源細(xì)胞、心肌干細(xì)胞的研究和應(yīng)用,直到近年來(lái)正在熱門研究胚胎干細(xì)胞及其他各種體細(xì)胞來(lái)源的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞等,不僅篩選不同類型細(xì)胞,還進(jìn)行優(yōu)化使用以增強(qiáng)療效是近年干細(xì)胞療法的兩大策略。
由此可見,干細(xì)胞就相當(dāng)于在壞死心肌組織的“土壤”中能夠定植、生長(zhǎng)、繁殖成新的心肌細(xì)胞群落的“種子”,如果能夠生“肌”一派全部補(bǔ)滿病變壞死的心肌,則無(wú)異于給心肌一片新的“綠洲”,重構(gòu)其結(jié)構(gòu)和功能。因此,不斷發(fā)現(xiàn)、培育、篩選、修飾優(yōu)良的干細(xì)胞“種子”是干細(xì)胞療法的一項(xiàng)最重要課題之一。目前的研究工作還是初步的,雖然已能看出骨髓多能干細(xì)胞可能是療效好、致心律失常作用小的優(yōu)良“種子”之一的預(yù)兆,但仍需擴(kuò)大病例繼續(xù)進(jìn)行前瞻性研究,并且比較多種來(lái)源干細(xì)胞的特點(diǎn),擴(kuò)大到其他臟器病變后的使用,也許將來(lái)要出現(xiàn)廣譜“種子”與“種子-土壤”匹配對(duì)應(yīng)特異性窄譜“種子”應(yīng)用相互輝映的局面。
2、不斷研究改善干細(xì)胞“種子”功能活性的措施
研究發(fā)現(xiàn),心力衰竭、冠心病和
糖尿病老年患者的骨髓或循環(huán)祖細(xì)胞、胚胎祖細(xì)胞等細(xì)胞的數(shù)量、功能、新生血管能力均有下降,顯然不利于自體干細(xì)胞療法的實(shí)施,也較難獲滿意的效果,而上述患者恰好是干細(xì)胞療法的適宜對(duì)象,研究發(fā)現(xiàn)這些患者體內(nèi)一氧化氮生物活性下降,這是干細(xì)胞數(shù)量和功能下降的重要環(huán)節(jié)。已有研究報(bào)道,羥甲基戊二酰輔酶A還原酶抑制劑和他汀類藥物治療能夠提高患者的一氧化氮合成酶活性,從而改變其干細(xì)胞功能。此外,他汀類藥物還能夠刺激患者胚胎干細(xì)胞和造血干細(xì)胞的增加,并加強(qiáng)其定植及生存能力,使用他汀類預(yù)處理后的胚胎干細(xì)胞的血管生成能力也得到提高,這些原理在肌營(yíng)養(yǎng)不良性疾病和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)等多種疾病的干細(xì)胞治療中均得到證實(shí)。
此外,可能增強(qiáng)內(nèi)皮一氧化氮合成酶表達(dá)和活性的途徑有:過氧化物酶增生激動(dòng)受體激動(dòng)劑、雌激素。干細(xì)胞老化的治療措施有:他汀類藥物增強(qiáng)細(xì)胞端粒重復(fù)捆綁因子2的表達(dá),從而改善其功能;生長(zhǎng)激素和胰島素樣生長(zhǎng)因子也能改善干細(xì)胞功能。因此,在采取患者干細(xì)胞前,可以爭(zhēng)取上述藥物或細(xì)胞因子加以一定時(shí)期的預(yù)處理或治療,以回歸或改善“種子”的活性和功能,取得干細(xì)胞移植療法的較好療效。
3、增強(qiáng)干細(xì)胞在“土壤’’中的定植、生存和銜接能力的措施
干細(xì)胞“種子”通過冠狀動(dòng)脈注入后需要經(jīng)過外滲、移行、黏附、種植、存活、分布或固位、排列、功能整合等一系列過程才能完成在靶組織中生長(zhǎng),從而發(fā)揮功能。近年研究發(fā)現(xiàn),干細(xì)胞療法的低定植率、低固位率和低生存率是較普遍的現(xiàn)象,就連直接注射入心肌靶組織的方式,雖然很好解決了外滲、種植問題,但存活和長(zhǎng)期銜接仍難以達(dá)到滿意效果。
目前,解決干細(xì)胞定植和固位、存活、銜接在靶組織較難現(xiàn)象的策略需從兩方面著手:一方面是對(duì)“種子”細(xì)胞進(jìn)行刺激黏附、遷移、存活和分化能力預(yù)處理,另一方面就是對(duì)接受“種子”細(xì)胞的靶組織進(jìn)行更適宜祖細(xì)胞聚集、存活、銜接、繁殖的“環(huán)境”預(yù)處理。人體內(nèi)吸附細(xì)胞黏附的因子主要是整合素和選擇素,且已經(jīng)證明在祖細(xì)胞聚集過程中起作用,也能有效加強(qiáng)祖細(xì)胞向靶組織的黏附定居。同時(shí),還可能通過先體外再體內(nèi)生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的細(xì)胞工程使間充質(zhì)細(xì)胞先轉(zhuǎn)換成E/L選擇素配體增強(qiáng)其定植能力后再釋放入體內(nèi)進(jìn)行治療,以及用生物材料膠原結(jié)合L-選擇素后也可增強(qiáng)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、定植、血管再生能力;同樣,研究應(yīng)用整合素激活抗體先在體外與胚胎祖細(xì)胞預(yù)先激活,可以增強(qiáng)其在缺血組織中的定植、新生血管形成能力。而靶組織的預(yù)處理措施即為增強(qiáng)“種子”聚集、存活、銜接、血管生成機(jī)會(huì)的方法,主要是加強(qiáng)對(duì)組織趨化因子、細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子和抗凋亡激酶等的適度表達(dá)和激活或平衡,借以更有力地聚集、成活更多的“種子”細(xì)胞,達(dá)到滿意效果,相當(dāng)于當(dāng)代社會(huì)某地區(qū)創(chuàng)造優(yōu)勢(shì)條件成功“招商引資”的效果。上述幾個(gè)方面從基礎(chǔ)研究、臨床前哨試驗(yàn)和部分臨床研究均取得了令人信服的初步成就,但未來(lái)還需要擴(kuò)大前瞻研究,檢驗(yàn)其有效性和安全性,才能進(jìn)一步應(yīng)用于臨床。
4、總結(jié)
細(xì)胞療法是近年來(lái)探索的新領(lǐng)域,已經(jīng)有了可喜的開端和成果,但其相關(guān)生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)、基礎(chǔ)和臨床情況的復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一個(gè)新藥、一項(xiàng)介入新技術(shù)、一臺(tái)新設(shè)備應(yīng)用的難度。比如,細(xì)胞來(lái)源、類型、特性及其改進(jìn)、處理方法和技術(shù),釋放(種植)方式和條件,人體免疫、炎癥的影響,靶組織微環(huán)境的特點(diǎn)和優(yōu)化,細(xì)胞黏附、聚集、存活、銜接環(huán)節(jié)的多因素影響,細(xì)胞成活后的再生繁殖能力究竟有多大,能否達(dá)到替代壞死或纖維化的靶組織的最佳期望?由此可見,還有許多課題有待研究。因此,細(xì)胞療法這個(gè)再生醫(yī)學(xué)的特殊、綜合領(lǐng)域需要基礎(chǔ)、臨床、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)及其他多學(xué)科的協(xié)同努力、各類專家密切合作和長(zhǎng)期攻關(guān),才能最終使細(xì)胞療法循證成熟起來(lái),造福人類。
今后的思路還應(yīng)更加廣泛,不僅要解決自體的干細(xì)胞問題,還要建立異體公共干細(xì)胞庫(kù)、篩選干細(xì)胞的“良種”株,并加以商品化保存和應(yīng)用,對(duì)靶組織的處理還應(yīng)結(jié)合顯微外科技術(shù)、移植醫(yī)學(xué)技術(shù)、醫(yī)學(xué)搭橋技術(shù)的成果加以醞釀、出新。