MSC功能及应用 间充质干细胞临床应用#专业相关

1、间充质干细胞功能及临床应用,1,专业类,2,专业类,间充质干细胞 简介,1#,3,专业类,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、免疫调控和自我复制等特点而日益受到人们的关注。,4,专业类,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):911-920,5,专业类,间 充 质 干 细 胞,没满 4X,长满 4X,6,专业类,间 充 质 干 细 胞,贴壁生长 特定表面标志 阳性 (9

2、5%) 阴性 (2%) CD105 CD45 CD73 CD34 CD90 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,鉴定标准（最低标准）：,7,专业类,Annu Rev Pathol 2011;6457-478,8,专业类,无处不在,MSC,脂肪,脐带,牙髓,胸腺,羊膜,9,专业类,富含MSC的人体组织,图片来自网络,10,专业类,年龄与骨髓MSC含量的变化,11,专业类,研究

3、的里程碑,安全,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。,12,专业类,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！,分化,13,专业类,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,14,专业类,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,15,专业类,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

4、高度！,MSC药物,16,专业类,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,负面消息（包括无效）的特点,17,专业类,MSC的新理解,Cell Immunol 20

5、12;272(2):112-116,MSC是机体免疫系统安全信号的来源！,18,专业类,血液病,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）,活化APC,活化T-cell,未受到损坏（not dangerous ）,诱导免疫耐受,signals,遗憾：当时没有明确涉及dangerous signals和safe signals的定义和内涵。,Danger Model,19,专业类,应用受限,2001年Matzinger提出具体的“dangerous signals”,Signals

6、,Dangerous siganls,Safe signals,endogenous: Hsp, DNA, RNA, TNF,CD40L,exogenous: unmethylated CpG sequences in microbial,（2001年）,?,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。,Danger Model,20,专业类,应用受限,MSCs是免疫系统“安全信号”的来源,acute phase,chronic phase,safe signals,self-MSCs,Cell Immunol. 2012;272(2):112-6,MSC在免疫中

7、的作用,21,专业类,思 考,22,专业类,间充质干细胞 安全性评价,2#,23,专业类,“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)？,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！,24,专业类,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

8、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？,值得反思的三点,25,专业类,安全性评价,临床使用安全性报道：,- J Gastroenterol Hepatol 2012;27 Suppl 2112-120,- Stem Cells Transl Med 2012;1(10):725-731,26,专业类,安全性评价,临床使用安全性报道：,- S

9、tem Cells Dev 2013;22(24):3192-3202,- J Tissue Eng Regen Med 2011;5(2):146-150,27,专业类,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: 552556；Chin Med J (Engl) 117: 14431448； J Am Coll Cardiol 54: 22772286；Stem Cells 28: 1099110

10、6； Clin Pharmacol Ther 83: 723730；Leukemia 22: 593599； Zhonghua Xin Xue Guan Bing Za Zhi 34: 107110(Chinese)； Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research 11: 12771279 (Chinese),28,专业类,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MS

11、C治疗是安全的。 PLoS One 2012;7(10):e47559,29,专业类,MSC治疗软骨损伤，41个病人的45个关节软骨，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.,安全性评价,30,专业类,风险控制,稳定性评价,生产工艺,31,专业类,Array-CGH and cytogenetic analyses showed that BM-MSCs expanded in vitro did not show chromosomal abnormalities. Tel

12、omerase 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),P14,P18,稳定性评价,32,专业类,稳定性评价,P30,Although hUC-MSCs with genomic alterations do not undergo malignant transformation, periodic

13、genomic monitoring and donor management focusing on genomic stability are recommended before these cells are used for clinical applications.(Cell Death Dis 2013;4e950),33,专业类,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,34,专业类,欧盟GMP关键点（C

14、ytotherapy 2015;17(2):128-139）,35,专业类,间充质干细胞 功能及应用,3#,36,专业类,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,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,间充质干细胞,多重治疗机制，但有偏重！,37,专业类,MSC研究的差异性,Cell Cycle; 9(15): 2923-2924,38,专业类,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具有

15、很强的趋化性,39,专业类,Cell Stem Cell 2009;5(1):54-63,MSC在肺部滞留，激活TSG-6的高表达。,MSC在肺部的清除和激活,40,专业类,Control Nude NOD/SCID Nude Balb/c Balb/c,MSC,MSC,Fibroblast,Fibroblast,MSC 体内代谢,Zangi L , et al. Stem Cells 2009;27:2865-2874,天数,41,专业类,Circulation 2005; 112(10):1451-1461,Cytotherapy 2015;,肺部没有损伤,肺部有损伤,42,专业类,Cir

16、culation 2005;112(10):1451-1461,43,专业类,脐带MSC和骨髓MSC（细胞因子表达）,Biology of Blood and Marrow Transplantation 13:1477-1486, 2007,我们的结果: Haematologica. 2006 ;91:1017-26,44,专业类,评价MSC的质量,45,专业类,HGF、TGF-1、PGE2、IDO,RANTES、SDF-1、MIP-1、MCP-1,HGF、NGF、FGF-2、PDGF-AA、PDGF-BB、EGF,VEGF165、FGF-2、EGF、PDGF-AA、PDGF-BB、,HGF

17、、FGF-2,VEGF165、 FGF-2、HGF,Stem Cells 2015;33(6):1878-1891,46,专业类,空气洁净度,脐带脂肪骨髓,影响MSC的质量的因素,健康患者,培养营养,年青年老,活率越高越好,47,专业类,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。 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

18、试验和EAP（expanded access program）临床试验。,48,专业类,间充质干细胞,临床试验：全球（554+115项）2015-11-1,搜索词,结果,49,专业类,间充质干细胞,临床试验：中国（109+9项）2015-11-1,搜索词,结果,50,专业类,全球分布（区域）,51,专业类,Up to 2015-11-01,MSC的全球clinicaltrials项目,52,专业类,完成临床试验发表文章的病种,GVHD、肾移植 Crohns病、RA,急性心梗、心肌缺血、心衰 难治性心绞痛、扩张型心肌病 下肢缺血,再障、GVHD,帕-罗二氏综合征 脊髓损伤、MS,膝骨关节炎 软骨

19、缺损 骨发育不全,支气管肺发育不全 COPD,53,专业类,54,专业类,间充质干细胞,美国FDA对间充质干细胞治疗的支持！,55,专业类,间充质干细胞,作为药品上市：,56,专业类,慎用症： 严重的精神病史，目前病情仍未稳定者； 肿瘤或癌症患者（取决于使用目的）； 高度过敏体质或有严重过敏史（产品的辅料）； 极个别期望值过高，或者不切合实际的要求者；,间充质干细胞,57,专业类,免疫性疾病,间充质干细胞,58,专业类,World J Stem Cells 2014;6(5):526-539,59,专业类,World J Stem Cells 2014;6(5):526-539,60,专业类,

20、The balance between these opposing pathways may serve to promote host defense on one hand and at the same time create a loop that prevents excessive tissue damage and promotes repair.(Cell Stem Cell 2013;13(4):392-402.),61,专业类,不同来源的MSC的免疫功能比较,脐带MSC的免疫抑制功能优于健康人和SLE患者骨髓MSC，而且MHC-I类抗原表达量最低。,J Immunol 2

21、014;193(9):4381-4390,62,专业类,思 考,现在的免疫学认识是否足以解释MSC临床现象？,63,专业类,MSC免疫调节能力,aGVHD组,MSC治疗组,小鼠GVHD临床表现： 倦怠、纳差、消瘦、体重下降、 弓背、脱毛、腹泻等,64,专业类,免疫重建,胸腺组织具有可塑性，可通过治疗阻止或恢复胸腺功能。,65,专业类,我们证明间充质干细胞能促进胸腺的发育和免疫系统的重建！,Cell Mol Immunol 2014;11(3):275-284,66,专业类,骨髓MSC治疗GVHD,a phase II study. Lancet 2008;371(9624):1579-1586

22、,67,专业类,中国第一例 2006-9-26 造血干细胞移植治疗后，出现移植物抗宿主病（GVHD），表现为腹泻、皮疹瘙痒、肝脏损伤等，外周静脉输入间充质干细胞后，腹泻及皮疹消失、肝功能正常，血象显示造血干细胞正常造血。,脐带MSC治疗GVHD病例1,68,专业类,肝功能改善 12/12（100%） 腹泻次数减少 5/6（83.3%） 皮疹消退 12/12（100%） 口干眼干 1/1（100%） 血象改善 3/3（100%）,道培医院治疗12例患者的情况,GVHD的表现：生存率100%,69,专业类,类风湿性关节炎（RA）,T 细胞介导的全身性自身免疫性疾病，由于病人免疫耐受机制的缺失，造成

23、关节滑膜炎和关节损伤。,70,专业类,患者，女性，26岁，类风湿病史10年。 症状：头昏,疲劳乏力、颈椎僵硬,双手指骨关节变形、肿胀，活动受限，胃肠功能也减退，食欲不振，精神萎靡。 08年8月5日，进行UC-MSC移植治疗。第二天，手指明显消肿，其它关节肿胀也消退，全身症状明显减轻 ，胃肠功能逐渐恢复，精神状态良好，现在可正常工作。,MSC治疗类风湿性关节炎,悲喜孕事,71,专业类,MSC治疗类风湿性关节炎,Stem Cells Dev 2013;22(24):3192-3202,治疗方案： 前三个月，每个月一次， 再隔2-3个月，第4次治疗。,72,专业类,异体骨髓MSC治疗Crohns病,

24、多中心、II临床研究,Clin Gastroenterol Hepatol 2014;12(1):64-71,73,专业类,脐带MSC治疗SLE,40名活动期SLE患者（死亡3例），1x106/kg，在第0天和第7天各静脉注射一次。 没有对症组。,a multicenter clinical study. Arthritis Res Ther 2014;16(2):R79,74,专业类,MSC在肾移植中的应用,A Randomized Controlled Trial. JAMA 2012;307(11):1169-1177,肾移植2周后，外周静脉输入自体骨髓MSC (12)x106/kg,7

25、5,专业类,间充质干细胞,组织器官损伤性疾病,76,专业类,异体骨髓MSC治疗COPD（慢阻肺）,Quality of Life？,每个月一次，连续4次，1x108MSC/次。Chest 2013;143(6):1590-1598,77,专业类,自体骨髓MSC治疗多发性硬化症（MS ）,an open-label pre-test: post-test study with blinded outcome assessments,10名患者，8名健康者，治疗一次，(1-2)x106/kg，观察1年。,Trials 2011;1262,78,专业类,自体脂肪MSC治疗膝骨关节炎,1x108AD-

26、MSC关节腔注射能有效改善膝盖关节功能，减少疼痛。,Stem Cells 2014;32(5):1254-1266,79,专业类,异体骨髓MSC治疗心肌梗塞,随机、双盲临床研究：心肺功能明显改善，左心室射血分数明显提高。 没有统计再次心脏血管堵塞情况。,急性心梗再通后，外周静脉输入(0.5-5)x106/kg的MSC，一次治疗。J Am Coll Cardiol 2009;54(24):2277-2286,80,专业类,脐带MSC治疗心肌梗塞,多中心II期研究：心肌活力明显增强，左心室射血分数明显提高。 没有统计再次心脏血管堵塞情况。 。,急性心梗再通后，冠脉介入注射6x106MSC，一次治疗

27、。BMC Med 2015;13162,81,专业类,自体骨髓MSC治疗慢性脊髓损伤,损伤局部介入注射5x106MSC，一次治疗。 Stem Cell Res Ther 2014;5(6):126,82,专业类,异体骨髓MSC治疗儿童骨发育不全,MSC治疗后，促进骨骼生长和骨密度增加。 三个病人，没有对照组，没提及治疗方案。,Nat Med 1999;5(3):309-313,83,专业类,骨髓MSC治疗心肌缺血,12个月后， 6-minute walk test,31个病人 MSC细胞数为(2-20)x107/人 治疗一次 经心内膜干细胞注射（TESI）,短期效果：提高生活质量，改善心脏功能

28、。 JAMA 2012;308(22):2369-2379,84,专业类,MSC治疗脑中风,脐带MSC治疗，缺血区的血管密度增加，提高缺血区的血供！,MCAO(中脑动脉闭塞 ) rat model,85,专业类,患者，男性，26岁，突发大面积脑梗塞，全身瘫痪，知名专家诊断，“他们可能不能再坐起来了”。 07年12月，08年7月5日两次输入患者儿子的脐带间充质干细胞，目前患者恢复了四肢的知觉，谈笑自若，与正常人没有区别。患者自行行走到医院进行第二次干细胞治疗。,MSC治疗脑梗塞,86,专业类,MSC治疗糖尿病足,87,专业类,田某某，女，22岁，因面部红斑，在当地医院诊断：系统性红斑狼疮，经激素

29、冲击治疗无效，出现双侧股骨头坏死，此后患者出现头晕、疲乏，经第四军医大学附属医院诊断为再生障碍性贫血。,患者于2010年元月份入院检查， 血常规提示： WBC 2.8109/L， Hb：76g/L， PLT 31109/L， 血沉80mm/h， MR提示双侧股骨头无菌性坏死。,MSC治疗再障,88,专业类,诊断： 1.系统性红斑狼疮； 2.慢性再生障碍性贫血 中度贫血； 3.双侧股骨头无菌性坏死。 处理及效果： 经用间充质干细胞8107静脉输注，六周后再次输注，复查血常规提示：WBC 3.7109/L，Hb：90g/L，PLT 45109/L，血沉下降至40mm/h，腹部B超提示肝胆肾胰未见明

30、显异常。 MR提示双侧股骨头无菌性坏死，与原片对照无进展。十二周后第三次输注，全身静脉间充质干细胞4107静脉输注，双侧股骨头插管（髂外动脉内旋支），分别给予1107干细胞，局部酸困不适减轻，面部红斑消退，面色红润，半年后生化及血常规正常。,89,专业类,任xx，男76岁，因患银屑病，经各方治疗效果不佳，长期服用甲氨蝶呤，3年前出现腹胀，下肢水肿，于2010年入院诊断为银屑病（红皮病型），肝硬化失代偿期 大量腹水，低蛋白血症，下肢水肿重度，经肝动脉插管注入间充质干细胞1108/80ml，术中无不良反应，次日全身皮肤瘙痒停止，脱屑大幅减少，两月后患者皮肤呈局灶恢复。,MSC治疗银屑病并发肝硬化,

31、90,专业类,患者治疗前后体征改变记录,前,后,91,专业类,朱：女，27岁，2008年开始身体不适，2010年3月确诊为卵巢早衰。 去过多家三甲医院诊治，医生建议服用雌激素治疗，直至50岁。2010年5月开始服用雌激素。 2010年9月，经朋友介绍，来医院进行间充质干细胞治疗。两周后潮热症状明显减轻，1个月后停用雌激素。到目前为止，应用干细胞治疗3次（1次/月）。建议治疗6次以上。 目前月经周期基本正常，各项指标恢复良好。,间充质干细胞治疗卵巢早衰,92,专业类,治疗后骨密度增加大约5.7%,治疗后骨密度增加大约2%, BMD 0.5217g/cm2 BMD 0.5309g/cm2, BMD

32、 0.5601g/cm2 BMD 0.5918g/cm2, 松质骨,Mrs. Na (Female/78), 密质骨,93,专业类,MSC治疗放射性肺损伤,MSC尾静脉注射，治疗放射性肺损伤大鼠模型。28天后，组化染色提示MSC治疗减少肺部炎症渗出、减少肺纤维化的形成。,Cytotherapy 2015;17(5):560-570,94,专业类,MSC治疗放射性肺损伤,MSC治疗放射性肺损伤，在于减少肺部炎症、减少肺上皮细胞的凋亡；减少促纤维化因子的表达，从而预防肺纤维化的形成。,Cytotherapy 2015;17(5):560-570,95,专业类,MSC治疗放射性肠损伤,Cell De

33、ath Dis 2013;4e685,96,专业类,MSC治疗肝病,在clinicaltrials登记注册的项目数（2015-11-1）,97,专业类,应用受限,MSCs及其向肝细胞分化后的肝细胞样细胞（HLCs）的功能比较：,98,专业类,MSCs,HLCs,免疫调节能力 减弱 分泌HGF 减少 趋化能力 减弱 急性肝衰竭的疗效 减弱,MSCs及其向肝细胞分化后的肝细胞样细胞（HLCs）的功能比较：,结论：直接用MSCs治疗急性肝衰竭的疗效优于分化后的HLCs。,Cytotherapy 2014;16(3):309-318.,99,专业类,我国肝衰竭患者2年死亡率,1，我国报道肝衰竭的病死率

34、为73.9%，其中急性肝衰竭为87.8%、亚急性肝衰竭为69.3%、慢性肝衰竭为66.5%，凝血功能越差，病死率越高（临床肝胆病杂志2009,25(5): 352-354）； 2，中山大学传染病医院（3附院）肝衰竭2年的死亡率到50%（和MSCs治疗组没差异）（Peng, L., D. Y. Xie, et al. (2011). Hepatology 54(3): 820-828.）。 3，北京302医院肝衰竭2年的死亡率到60%，间充质干细胞（MSCs）治疗后降低到30%（Shi, M., Z. Zhang, et al. (2012). Stem Cells Transl Med 1(1

35、0): 725-731）。,100,专业类,肝衰竭患者的选择,肝衰竭,肝移植,间充质干细胞,失败,成功,优先,101,专业类,MSC治疗肝病的多重机制,Stem Cell Res 2013;11(3):1348-1364,102,专业类,1# 文献 题目: Autologous bone marrow mesenchymal stem cell transplantation in liver failure patients caused by hepatitis B: short-term and long-term outcomes (Hepatology 2011;54(3):820-

36、828) 结论: 短期内能改善肝功能，但长期没有效果。 治疗方案: 骨髓来源的MSC，治疗1次，肝动脉介入，但没有细胞数。,间充质干细胞治疗肝衰竭的文献分析,P=0.715,临床大样本数据直接证明自体骨髓MSC治疗肝衰竭无效！,103,专业类,2# 文献 题目: Human mesenchymal stem cell transfusion is safe and improves liver function in acute-on-chronic liver failure patients (Stem Cells Transl Med 2012;1(10):725-731. ) 结论:

37、间充质干细胞能改善肝功能，提高肝衰竭患者的生存率，减低MELD评分。 治疗方案: 脐带来源的MSC, 治疗3次，每个月一次，外周静脉， 0.5x106/kg,间充质干细胞治疗肝衰竭的文献分析,104,专业类,3# 文献 题目: Clinical therapeutic effects of human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells transplantation in the treatment of end-stage liver disease (Transplant Proc 2015;47(2):412-418) 结论: 在24周的观察期内，肝功能改善明显，但凝血功能没有改善。 治疗方案: 脐帯来源的MSC，治疗一次