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健管院二病区
童巧枝
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前言(qiányán)
随着现代生物学研究的不断突破,把生命科学推进一个黄金时代。虽然很多方面尚处于初级阶段,但已让人们满怀期待。此时此刻,任何科研型的临床(línchuánɡ)医生都不会置身其外,漠视这个时代遍地的创新机会。免疫细胞治疗就是其中的一个研究热点。
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抗癌免疫(miǎnyì)细胞进化史
美国研究人员早在1985年就首次取患者的自身淋巴细胞,在实验室中通过IL-2反复诱导细胞增殖,制备出大量杀伤性淋巴细胞,即LAK细胞,回输给黑色素瘤患者,开辟了免疫治疗肿瘤的新途径。
但由于T细胞体外增殖效率不高,体内杀瘤活性不强,且部分患者出现副反应,所以最终淡出临床。
于是,上世纪90年代人们想到了抗原呈递细胞。树突状细胞(DC),是体内最有效的辅佐T细胞的抗原呈递细胞。在免疫应答起始阶段,伤害人体的外来抗原进入体内,但T细胞上的受体只能识别一部分抗原,此时呈递细胞捕获未被识别的抗原,传递给T细胞,发生免疫反应,从而杀伤外来抗原。
相比之下,在肿瘤细胞的发生、发展过程中,作为固有(gùyǒu)免疫系统的重要组成细胞——自然杀伤细胞(NK),不仅可以直接杀伤肿瘤细胞,还可以分泌细胞因子调节免疫细胞,进而在抗肿瘤免疫中发挥重要作用,这时又一种新型免疫细胞——NKT细胞进入专家的视野:其既具有NK的功能,能直接杀伤肿瘤和病毒细胞,有良好的免疫调节作用,又有抗原呈递功能,大大提高了杀伤肿瘤的能力。
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免疫(miǎnyì)细胞的优点
细胞免疫治疗的优点是创伤小,病人易接受,相对安全,费用也能让普通人接受。从理论上
讲,该方法符合个体化、绿色治疗的特征,即把个体自身的细胞从外周血提取出来,在体外经过
激活、扩增,然后再回输到体内,杀灭体内的外来抗原。在实际操作中,这项技术也不复杂,回
输途径有多种。但是,在提取、实验室培养、回输整个过程中,要求严格的无菌操作,所以(suǒyǐ)对实
验室安全要求非常高。在这方面国家应出台相关操作规范和实验室标准,严格管理。
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用于移植治疗的细胞(xìbāo)的种类
主要有肝细胞、胰岛细胞、树突状细胞、细胞因子诱导的杀伤细胞、淋巴因子激活的杀伤细胞、胚胎干细胞、造血(zàoxuè)干细胞、间充质干细胞等,每种细胞都有不同的生物学特性。
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用于移植(yízhí)治疗的细胞的种类
。用于移植的肝细胞肿瘤包括:第一,异种肝细胞。目前最常用的是猪肝,它能提供与人肝结构相似、功能相近的肝细胞。Nishitai等在免疫缺陷鼠的脾脏内移植猪肝细胞,发现新鲜分离的猪肝细胞较之培养后,4℃保存或冻存后的猪肝细胞在移植后具有更好的活力和分泌功能。提示新鲜分离的猪肝细胞是首选的异种肝细胞源。第二,成熟的人肝细胞。这是最理想的细胞来源。第三,胎肝细胞。胎肝细胞是由流产胎儿肝脏分离所得的肝细胞及其前体具有分化增殖能力强、免疫原性弱及更能抵抗低温贮存损伤等优点。第四,永生化肝细胞株。国内有学者以重组质粒SV40LT/,成功构建水生化人源性肝细胞系HepLL,研究表明HepLL具有正常人肝细胞的形态特征和生物学功能[2-3]。
~数千个细胞组成的细胞团。按染色和形态学特点,人胰岛细胞主要分为A(α)细胞、B(β)细胞、D细胞和PP细胞。A细胞约占胰胰岛细胞的20%,分泌胰高血糖素,升高血糖;B细胞占胰岛细胞的60%~70%,分泌胰岛素,降低血糖;D细胞占胰岛细胞的10%,分泌生长激素抑制激素;PP细胞数量很少,分泌胰多肽。其中β细胞是治疗糖尿病的功能细胞,主要分布于胰岛中心(zhōngxīn)部位,可将胰岛细胞从胰岛组织中用胶原酶等消化并分离出来治疗糖尿病。
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(dendriticcell,DC)是一种高效杀伤活性的异质性细胞群,其在外周血淋巴细胞中的比例为1%~5%,不具有吞噬能力,但能够摄取、加工和呈递抗原,刺激体内的初始型T细胞活化,启动机体免疫应答,因而是一种抗原呈递细胞。此外DC还可以通过直接或间接方式促进B细胞的增殖与活化,调控体液免疫应答;刺激记忆T细胞活化从而诱导再次免疫应答。DC经体外大量扩增后,具有显著杀伤肿瘤和清除病毒活性,在机体的细胞免疫和体液免疫中起重要的调控作用。DC细胞疗法的过程是取患者自身的单个核细胞在体外活化、增殖后,然后再转输入患者体内,诱导机体产生特异性或非特异性的免疫应答,在患者体内发挥抗肿瘤和抗病毒作用[4]。
(cytokine-inducedkillercell,CIK)是将人外周血单个核细胞在体外用多种细胞因子(如抗CD3单克隆抗体、IL-2和IFN-γ等)共同培养一段时间后获得的一群异质细胞。由于该种细胞同时表达CD3+和CD56+两种膜蛋白分子,故又被称为NK细胞样T淋巴细胞。CIK细胞能以不同的机制识别肿瘤细胞,;通过诱导肿瘤细胞凋亡杀伤肿瘤细胞;CIK细胞分泌IL-2,IL-6,IFN-γ等多种抗肿瘤的细胞因子;CIK细胞回输后可以激活机体免疫系统,提高机体的免疫功能[5]。
(lymphokineactivatedkillercell,LAK)不是一个独立的淋巴群或亚群,而是NK细胞或T细胞体外培养时在高剂量IL-2等细胞因子诱导下成为能够杀伤NK不敏感肿瘤细胞的杀伤细胞。LAK有广谱抗瘤作用,与IL-2合用的效果比较好,将外周血淋巴细胞在体外经淋巴因子白介素-2(IL-2)激活3~5d而扩增的细胞群,经淋巴管途径回输的LAK细胞直接到达次级淋巴器官,并在IL-2的作用下继续增殖、成熟,并保持活性,使得能到达肿瘤组织的细胞数较多,且持续更长,因此杀伤力有力(yǒulì)增强。LAK细胞的来源充足,效果肯定,发热副作用轻微。
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(embryonicstemcell,ES细胞)是早期胚胎(原肠胚期之前)或原始性腺种分离出来的一类细胞,它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。ESC具有多能性(pluripotency),特点是可以通过细胞分化成多种组织(所有组织,包括生殖系细胞)的能力,但无法独自发育成一个个体(利用四倍体融合技术可以得到完全由所用ESC发育而来的个体)[7]。***干细胞能否保有万能分化性,直到现在仍有争议。不过,已有研究发现,多能干细胞可以从成纤维细胞等很多细胞中产生出来,这也就是目前很热的诱导性多能干细胞(inducedpluripotentstemcell,iPScell),目前越来越多的数据显示这种多能干细胞和胚胎干细胞还是存在很大差异的[8]。人胚胎干细胞的分离和体外培养成功具有极其重要的研究和临床应用价值,其可用于体外研究人类胚胎发生发育的过程,有助于理解分化发育的机制(jīzhì)、认识生命和疾病的现象。通过对人胚胎干细胞体外分化和定向分化的研究,可识别某些靶基因,为人类新基因的发现及其功能的研究提供新方法。人胚胎干细胞最为深远的潜在用途是通过定向分化诱导产生各种特化的细胞和组织,将其用来修复或替换丧失功能的组织和器官,从而治疗许多疾病,如帕金森病、老年痴呆症、脊髓损伤、脑卒中、烧伤、心脏病、糖尿病、白血病、骨关节炎等。经过遗传工程改造的人胚胎干细胞,还可为人类疾病的基因治疗开辟更广泛的应用前景。
(hemopoieticstemcell,HSC)是一种存在于骨髓中的干细胞,具有自我更新能力,能分化成各种血细胞前体细胞,最终生成各种血细胞成分,包括红细胞、白细胞和血小板,它们也可以分化成各种其他细胞。造血干细胞由于具有良好的分化增殖能力,可以救助很多患有血液病的人们,最常见的就是白血病。但其配型成功率相对较低,且费用高昂。捐献造血干细胞对捐献者的身体并无很大伤害。
,除含有造血干细胞外,还含有少量间充质干细胞。早在1987,Friedenstein报道培养在塑料培养皿中贴壁的骨髓单个核细胞在一定条件下可分化为成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞,并且这些细胞经过20~30个培养周期,仍能保持多向分化潜能,被称为骨髓间充质干细胞(bonemarrow-derivedmesenchymalstemcells,BMSCs)。针对骨髓充质干细胞成骨、成软骨的培养诱导条件进行优化,研究其在骨和软骨损伤中应用的研究已显示出良好的前景。近年来还证实骨髓间充质干细胞在动物体内可以参与损伤肌组织的再生和形成星形神经胶质细胞,可用于这些组织器官相关疾病的治疗。
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:人胎盘来源的间充质干细胞主要包括羊膜间充质干细胞(humanamnioticmesenchymalstemcell,hAMSC)和绒毛膜间充质干细胞(humanchorion-derivedmesenchymalstemcell,hCDMSC)两类,其中hAMSC研究应用较多。hAMSC具有多向分化潜能、免疫原性低、免疫调节、造血支持等特性外,还具有来源广泛、取材方便、无伦理限制、细胞增殖能力强等优势。多项研究还证明,hAMSC移植免疫排斥少,在各种组织器官中存活率高,存活时间长。近年来,通过尾静脉、肝门静脉以及肾包膜下的移植治疗实验中,发现hAMSC可以明显降低糖尿病大鼠的血糖,减轻糖尿病症状,通过体内定位跟踪发现干细胞可以归巢于胰腺损伤部位,进行胰岛修复,所有患糖尿病的大鼠均得到了有效治疗。
:神经干细胞是存在于成体脑组织中的一种干细胞,可分化成神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞,也可转分化成血细胞和骨骼肌细胞。可从胎鼠、成年鼠以及人脑内的海马、室下区等部位分离培养出神经干细胞。移植的神经干细胞在脑内微环境诱导下增殖分化为神经元、神经胶质细胞等,用于治疗中枢神经系统性疾病,如脑瘫、脑出血、脑萎缩、脑外伤后遗症、运动神经元病、脊髓损伤、脑梗死、帕金森病等。
:脂肪干细胞(adipose-derivedstemcell,ADSC)是近年来从脂肪组织中分离得到的一种具有多向分化潜能的间充质干细胞,在皮下白色脂肪组织中约占细胞总量的10%~20%。ADSC可通过脂肪抽吸术或脂肪切除术获得,在体外培养可稳定扩增,不易衰老。自2001年Zuk等发现ADSC以来,已证明其具有向脂肪、软骨、骨、心肌(xīnjī)等多向分化潜能。研究表明,自体脂肪组织移植到缺损部位后,通常其中40%~60%会被吸收。通过患者自身脂肪组织中的干细胞,来构建具有完整生物学结构和功能的工程化脂肪组织可解决这一难题。ADSC在临床上可用于乳房再造术、除皱术及凹陷畸形矫正术等。
,其他干细胞还有皮肤干细胞、毛囊干细胞以及胰岛干细胞等。其中皮肤干细胞是存在于表皮基底层和毛囊基部的干细胞,表皮干细胞是各种表皮细胞的祖细胞,来源于胚胎的外胚层,具有双向分化的能力。毛囊干细胞位于真皮毛囊隆突部,是细胞分裂及毛囊生长期起始的重要部位。当皮肤受到外伤、疾病等的损伤时,位于皮肤表皮基底层和毛囊隆突的皮肤干细胞就会在内外源因素的调控下,及时增殖分化生成相关细胞,以修复机体受损表皮、毛囊等结构。胰岛干细胞是指未达终末分化状态,能产生胰岛组织或起源于胰岛,具有自我更新复制能力的未定型细胞。胰岛干细胞是高度增殖和多向分化的潜能干细胞,可用来治疗糖尿病,不需外源性注射胰岛素或药物维持,更能极大的解决胰岛细胞来源不足的问题。
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细胞移植(yízhí)治疗的疗效和安全性
:
第一,由各种原因引起的急、慢性肝衰竭,如肝肿瘤、终末期肝硬化;
第二,肝代谢疾病,如a-1抗胰蛋白酶缺乏;
第三,肝脏疾病的基因治疗,如家族性高胆固醇血症;
第四,病毒性疾病,如乙肝等。
肝细胞移植的优点和疗效是:第一,创伤对受体的打击相对较小,易操作,安全性好;第二,可部分解决供体短缺的问题;第三,排异反应相对较低;第四,植入的肝细胞能较快地发挥合成、解毒和促进胆红素排泄等作用;第五,可通过复杂的体液分子机制,促进宿主残余肝细胞增殖和肝功能的恢复;第六,肝脏随着肝细胞的再生而发挥其正常功能;第七,具有基因修饰的可能性[10]。胰岛细胞移植的主要适应症包括绝大多数1型糖尿病、无胰岛素抗体和低水平C肽2型糖尿病、糖尿病肾病、器官移植后糖尿病、胰腺疾病或胰腺切除导致的糖尿病等。加拿大亚伯达大学胰岛细胞移植专家JamesShapiro研究了加拿大、美国及欧洲9个糖尿病研究中心的36名成年糖尿病患者,年龄从23~59岁,均已患1型糖尿病多年。每名病人接受1~3次胰岛细胞移植。胰岛素细胞取自自愿捐献器官的人体。为防止发生排斥现象,病人还需服食新一代抗排斥药物。胰岛素细胞植入1年后,有16名病人不再需要注射胰岛素,其他10人体内胰岛素生成功能部分恢复。移植的胰岛细胞在70%的案例中能继续制造胰岛素,但胰岛细胞移植对部分病人功效并不显著,他们仍须补充少量胰岛素。迄今接受胰岛细胞移植的1型糖尿病人只有不到三分之一能维持两年不靠注射补充胰岛素。
、前列腺癌、肾癌、膀胱癌、卵巢癌、结肠癌、直肠癌、乳腺癌、宫颈癌、肺癌、喉癌、鼻咽癌、胰腺癌、肝癌、胃癌等实体瘤手术后防止复发,也可用于多发性骨髓瘤、B淋巴瘤和白血病等血液系统恶性肿瘤的复发,但不适用于T细胞淋巴瘤患者、器官移植后长期使用免疫抑制药物和正在使用免疫抑制药物的自身免疫病的患者。自体细胞免疫疗法对某些恶性肿瘤的疗效显著,尤其(yóuqí)对于不适合做手术、放化疗的恶性肿瘤病人来说是首选治疗方案,能有效降低放化疗的副作用,防止肿瘤转移、复发。自体细胞免疫疗法治疗病毒性疾病,可打破病毒的免疫耐受,减轻肝细胞炎症坏死及肝纤维化来延缓肝脏失代偿、肝硬化、肝癌的发生,从而改善生活质量和生存期,乙肝病毒转阴率高达80%。
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