【干细胞】免疫抑制MSC在GVHD3期临床试验的失败原因
2019年12月12日 【健康号】 沈炜亮     阅读 8079

导致造血干细胞移植(包括骨髓移植)失败最主要原因是患者出现了移植物抗宿主病(GVHD)[1, 2]。3级急性GVHD患者的5年生存率为25%,而4级急性GVHD患者仅为5%[3]。浙江大学医学院附属第二医院骨科沈炜亮

间充质干细胞(MSC)的出现,曾经给难治性GVHD带来了温暖的曙光,因为具有很强的免疫抑制能力,能抑制多种免疫细胞的激活,减少免疫排斥反应,而且MSC具有很低的免疫原性,即使异体使用也不引起免疫排斥反应(但也会被机体通过其他方式清除)。先是动物实验证明MSC能促进造血干细胞的植入和存活,而且还能减少GVHD的发生[4-7];随后的临床研究进一步确认了MSC能有效治疗难治性GVHD[8-12]。

2009年Prochymal(骨髓MSC)治疗难治性GVHD的3期临床试验的失败,是MSC临床应用的一个灾难性事件,几乎否定了MSC的临床疗效[13]

4年后的2013年,一篇综述分析了Prochymal(骨髓MSC)3期临床试验失败的4个可能原因,即:MSC捐赠者的个体差异表观遗传学重编程免疫原性冻存程序[14]。

再4年后的2017年,由于不完全同意这篇综述的观点,本文章提出了Prochymal(骨髓MSC)治疗失败的2大重要因素,即MSC的质量治疗方案


MSC的质量

虽然2006年制定了大家比较认可的MSC鉴定标准(定义),但是这些鉴定标准并没有评价质量相关的指标;而且MSC具有多功能属性,很难有单一指标来界定MSC的质量。基于目前对间充质干细胞治疗机制的了解,间充质干细胞的功能评价标准主要在于2方面:分泌的细胞因子免疫抑制能力[15-17]。分泌的细胞因子容易量化及检测,而免疫抑制能力不容易量化及检测。因为免疫抑制能力的检测涉及到免疫细胞的应答能力,不同个体的免疫细胞应答能力不同,甚至同一个体的不同状态下,免疫细胞的应答能力也不同;更关键的是,MSC的免疫抑制有多重机制,更难于统一量化。

年龄对MSC的一些功能和特性有重要的影响,尤其是分化和增殖能力随年龄增大而下降明显[18-22],而且伴随着克隆形成单位的减少和衰老细胞的增多[22, 23]。甚至大龄个体来源的MSC失去了促进组织器官干祖细胞更新增殖的能力[23, 24]。

和正常人相比,造血干细胞移植后的患者,其骨髓中的MSC数量下降,主要原因可能是造血干细胞移植治疗前高剂量化疗药损伤骨髓MSC[25, 26]。接受高剂量化疗的恶性血液疾病患者,分离培养其骨髓MSC,发现其MSC的克隆形成能力和增殖能力明显不如正常人骨髓MSC,这提示患者自体骨髓MSC不适合自体治疗[25, 27]。

MSC的体外扩增培养,使得MSC不可避免地出现复制衰老,也就是说培养代数越高,DNA复制导致的细胞衰老会越多[28-31]。在高培养代数,MSC的胞体变大[22],端粒长度缩短[32],更容易引起瞬间血液介导的炎症反应(IBMIR)[33]和被补体所攻击损伤[33, 34]。有研究显示2-7代的MSC的免疫抑制能力没有明显差异,而7代后的MSC出现免疫抑制能力下降[35]。1-2代的Prochymal(骨髓MSC)治疗GVHD患者,其1年的生存率为75%,而3-4代Prochymal(骨髓MSC)的治疗组仅为21%[36];这些数据表明Prochymal(骨髓MSC)在体外扩增时出现快速的细胞质量下降(3期病人多用量大,导致大量的高代数扩增),这也是Prochymal(骨髓MSC)3期临床试验失败的最大原因之一。


MSC治疗方案(剂量和频率)

当我们用MSC治疗疾病的时候,MSC的治疗方案是应该最先想到的事情。间充质干细胞具有归巢趋化特性,特异性地向损伤或低氧的组织趋化迁移,但间充质干细胞不能区分是急性炎症还是慢性炎症。如果机体内出现多系统多部位损伤,那么MSC都会向这些损伤部位趋化,导致了达到某个局部的细胞数偏少,因此,这种情况下应该增加MSC的使用量。比如,MSC静脉输入自身免疫性肝炎患者体内,MSC既要发挥免疫抑制的作用,还需要参与修复损伤的肝脏。MSC临床治疗GVHD常见剂量见下表。

尽管有不少临床研究使用单剂量MSC,但是有证据显示多次注射效果优于单次注射。MSC治疗心脏疾病1周后,存活的细胞低于1%[37, 38],这意味着要维持良好的治疗效果,需要多次注射。动物实验也证明多次注射能有效地阻止GVHD的发生[39]。单次注射下,高剂量和低剂量的MSC治疗GVHD的疗效都没有明显的差异[40]。不少GVHD患者需要多次注射MSC才能取得很好的缓解效果[36, 41, 42]。同样的情况出现在肝衰竭的治疗中,单次注射MSC不能有效降低乙肝慢加急肝衰竭患者的死亡率[43],但是多次注射MSC则可以[44, 45]。

既然Prochymal(骨髓MSC)的适应症是难治性GVHD(注意是难治性GVHD,而不是所有GVHD),那么反复多次Prochymal输入治疗已是必然。因此,没有多次(超过3次)治疗是Prochymal(骨髓MSC)3期临床试验失败的最大原因之二。当然,最佳治疗次数,需要通过大样本临床研究来确定。


其他的影响因素

我们必须清醒地认识到,难治性疾病的治疗,都需要综合治疗,而不是单一使用MSC。比如MSC联合皮质类固醇激素治疗GVHD,能取得100%的缓解率[40]。因此,不要过高地期待单一MSC的治疗方法能有效治疗各种疑难性疾病。

静脉输入MSC后,大约70%的MSC会在肺脏滞留,然后被清除[46]。MSC治疗DSS诱导的肠炎小鼠模型,腹腔注射的疗效优于尾静脉注射[47]。另有研究显示用胎牛或小牛血清培养MSC,可以增加MSC的免疫原性,从而加快机体清除MSC的速率[48, 49]。


小结:

虽然MSC的临床研究风风火火开展了一二十年,却无法取得可信服的治疗结果。由于某种未知的想法所影响,绝大部分MSC的临床研究采取单次输入治疗,然后期待这一次的输入治疗,MSC能发挥神仙水的作用,一劳永逸地解决各自疑难疾病。观察到一次MSC输入治疗效果不佳,又开始各自怀疑MSC不能治疗疾病。难道这些MSC的临床研究工作者没有想起药理学的一个重要概念:有效的血药浓度?


以一个小例子来结束本文:米饭能填饱肚子,但是一粒米饭能填饱肚子吗?



二次整理者: 阮登峰/沈炜亮

浙江大学医学院附属第二医院·骨科;

浙江大学骨科研究所;

浙江大学李达三·叶耀珍再生医学发展基金;

浙江省组织工程与再生医学技术重点实验室;

中国医师协会骨科医师分会再生医学工作组;

本人专业诊治范围:

1,肌腱病&肌腱/韧带损伤:肘-网球肘;肩-肩周炎,肩袖损伤;膝-弹跳膝,跑步者膝,前交叉韧带损伤;踝-跟腱炎,跟腱断裂;手腕部-腱鞘炎;筋膜炎

2,再生医学技术治疗运动系统疑难杂症,包括:软骨/半月板/肌腱/韧带的修复、重建和再生;

门诊类型:肌腱病专科门诊!关节外科/运动医学专家门诊;


致谢:感谢 间充质干细胞 东海先生 的分享!


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沈炜亮
副主任医师
浙江大学医学院附属第...
关节外科,滨江关节专...
“微创”治疗“肩袖损伤”,“肩周炎”,“前/后交叉韧带损伤”和“半月板/软骨撕裂”等肌腱/... 更多
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