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干細胞如何實現(xiàn)對人體的精準定位？

來源：廣州百年春      時間：2024年03月27日

在臨床研究或者臨床治療中，常常有回輸干細胞的案例。但是，干細胞在輸注到人體后，它到底去哪里了呢？人體那么多器官和組織，干細胞進入人體后是怎么準確找到“生病”的器官進行修復的呢？


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今天，跟大家聊聊：干細胞通過靜脈輸注之后是如何實現(xiàn)精準定位的？


靜脈回輸后，干細胞都去哪兒了？


這個問題，刊登在《NUCLEAR MEDICINE AND BIOLOGY》上一篇文章或許給出了答案，該項臨床研究中，研究人員通過給干細胞打上“標記”，用來追蹤它們在晚期肝硬化患者（伴有脾腫大）體內(nèi)的活性分布，以確定干細胞通過靜脈回輸后的”行動路徑“。

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從研究中可以看出，經(jīng)靜脈回輸?shù)腗SC會率先在肺部聚集，待到2小時后，它們的蹤跡才能在肝臟及脾臟中被捕捉。但這種情況并非一成不變。研究人員觀測到，MSC會逐漸逃離肺部，遷移到肝臟及脾臟中。到第10天的時候，肺、肝和脾的殘留活性對比已經(jīng)發(fā)生了完全逆轉(zhuǎn)。

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△實驗用 (111) In-oxine 標記 MSCs ，以此跟蹤MSCs在體內(nèi)的分布
以上面圖表中Patient 1為例，可以看到患者的肺部干細胞殘留活性在10天之內(nèi)從33.5%下降到了2.0%，而肝臟部位的殘留活性，則在10天之內(nèi)從2.8%提升到了13.5，脾臟部位的干細胞提升的更多，達到了30.1%。


該研究說明，干細胞回輸是一個循序漸進的“動態(tài)”過程，MSC在經(jīng)靜脈回輸后，會先去往我們的肺部，緊接著它們順著血液流向，逐漸向肝和脾轉(zhuǎn)移。

那干細胞通過靜脈回輸會一直遵循從肺部到肝臟、脾臟再到其他器官的固定路線嗎？

在一篇發(fā)表于國際期刊《International Immunopharmacology》的論文，提到了這個問題。

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這篇論文，研究人員通過靜脈回輸患有2型糖尿病的小鼠來探究人臍帶來源間充質(zhì)干細胞（UC-MSC）的回輸去向。

在經(jīng)過大量的研究數(shù)據(jù)對比之后發(fā)現(xiàn)，干細胞通過靜脈回輸會先來到小鼠肺部，然后逐漸經(jīng)血管來到血流豐富的脾與肝。但與對照組正常小鼠不同的是，患有2型糖尿病小鼠體內(nèi)會有一定數(shù)量的UC-MSC歸巢于的胰島，也就是體內(nèi)受損部位。


甚至這些歸巢于胰島的UC-MSC發(fā)揮了不俗的效用，在顯微鏡下可以看到小鼠的胰島、肝臟、脂肪和肌肉中的M2巨噬細胞數(shù)量顯著增加，這些巨噬細胞可以減輕病鼠的胰島素抵抗，降低血糖。

這項臨床實驗也證實，干細胞會自動歸巢于機體受損的部位，它就像自帶GPS導航，能夠自動去往它該去的地方。




干細胞歸巢效應—自帶“GPS”的導航


歸巢——一直以來大家對于干細胞擁有的這項“超能力”了解的都不是特別清楚，歸巢？歸哪個巢？為什么它的機制又是怎樣的？對于身體來說，歸巢有什么好處？

1、先從“歸巢”“一詞說起

“歸巢”（homing）最早是指循環(huán)在血液中的淋巴細胞傾向于遷移到它們原先派生自那里的淋巴細胞部位，如淋巴結，這一回歸現(xiàn)象稱為“淋巴細胞的歸巢”，這是1983年Gallation提出來的。后來“歸巢“這一概念逐漸被引申至干細胞。

干細胞歸巢，是指當機體缺血、缺氧、損傷時，機體內(nèi)或者外源性間充質(zhì)干細胞具有向損傷部位優(yōu)勢分布的特質(zhì)，這個過程類似人體局部炎癥反應后大量白細胞遷移至炎癥周圍。

2、間充質(zhì)干細胞（MSCs）的歸巢

Saito等首次提出間充質(zhì)干細胞具有歸巢能力，當機體組織受到某種刺激時，一些“休眠”的間充質(zhì)干細胞被“喚醒”，歸巢到損傷部位進行分化，替代損傷的細胞。歸巢是間充質(zhì)干細胞安全有效的應用于臨床的關鍵。

微環(huán)境的改變是MSCs歸巢的始動因素，當身體出現(xiàn)某個損傷，損傷部位的組織會表達多種趨化因子、黏附因子、生長因子等各種信號分子。不同的微環(huán)境分泌不同的信號分子，吸引MSCs定向到達該組織。干細胞歸巢，最終歸巢至骨髓、各個臟器、炎癥及創(chuàng)傷部位，甚至歸巢至腫瘤部位。

總的來說，間充質(zhì)干細胞“歸巢”的能力，就像內(nèi)置了一部“智能GPS”導航系統(tǒng)，時刻引導著干細胞尋找“回家”的路。并定居其中，安居樂業(yè)。




間充質(zhì)（MSCs）干細胞歸巢重要性


干細胞“巢”作為一種特殊的微環(huán)境，是干細胞存在的基礎，“巢”通過不同信號途徑調(diào)控著干細胞的行為，使干細胞的生長、更新和分化在生理條件下處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。對于歸巢機制目前尚不明確，但參與歸巢小組的成員很多，諸如趨化因子、生長因子和黏附因子等。

間充質(zhì)干細胞的移植方式通常包括動脈輸注、靜脈輸注、局部注射移植等，然后利用其歸巢性修復特定損傷組織。

間充質(zhì)干細胞因具有強大的增殖能力，多向分化能力和特殊的免疫調(diào)控能力，在各種創(chuàng)傷修復的研究當中占有越來越重要的地位，例如MSCs在心肌梗死、脊髓損傷和免疫疾病中的治療作用已成為當下的研究熱點，而MSCs要發(fā)揮這些強大功能的前提則是需要有足夠數(shù)量的MSCs歸巢并存活于損傷的靶組織。

歸巢性是間充質(zhì)干細胞能夠廣泛應用于疾病治療，特別是系統(tǒng)性疾病治療的重要因素，在臨床上具有巨大的應用潛能。擁有“智能GPS導航”的超能力，可以引導著間充質(zhì)干細胞去到我們體內(nèi)需要修復的受損部位為我們修復體內(nèi)組織器官的損傷。

隨著醫(yī)學科技的不斷發(fā)展，間充質(zhì)干細胞的應用也越來越廣泛，作為人體寶貴的資源間充質(zhì)干細胞將給我們的未來健康帶來無限可能。