健康狀態(tài)下,人體免疫系統(tǒng)處于一種穩(wěn)態(tài),既能識(shí)別和殺傷外來(lái)細(xì)胞或者變異的細(xì)胞,又能制約這種殺傷力,避免殺傷太過(guò)而殃及健康的組織細(xì)胞,人體中又廣泛存在具有免疫調(diào)節(jié)功能的間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)。
從免疫細(xì)胞對(duì)MSC的作用出發(fā),闡述MSC進(jìn)入體內(nèi)的歸宿,解釋了為何MSC并不是通過(guò)分化來(lái)發(fā)揮治療作用,即使MSC具有體內(nèi)分化的能力。
首先,MSC具有體內(nèi)分化的能力。妊娠早期,羊胎兒的免疫系統(tǒng)尚未得到建立,將人骨髓MSC注射到胎羊體內(nèi),可以觀察到人MSC在多個(gè)組織中存活長(zhǎng)達(dá)13個(gè)月,而且觀察到MSC能分化為軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、心肌細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞和胸腺基質(zhì)細(xì)胞。但是13個(gè)月后就檢測(cè)不到人MSC的存在,說(shuō)明人MSC進(jìn)入羊體內(nèi),依然被羊的免疫細(xì)胞所清除。
其次,由于MSC具有一定的免疫原性,所以不管是靜脈注射還是局部注射的MSC,都避免不了遲早被機(jī)體免疫細(xì)胞清除的命運(yùn),所以需要多次反復(fù)注射才能獲得較好的療效。
免疫細(xì)胞對(duì)MSC的清除
在多種動(dòng)物物種中已經(jīng)觀察到異基因MSC沒法長(zhǎng)期定植,包括鼠,狒狒,豬和恒河猴。不同動(dòng)物模型都觀察到了4周或更長(zhǎng)時(shí)間的異體MSC的存活。然而,其他研究表明,與自體MSC相比,異體MSC輸入人體后的存活率降低了。盡管MSC的存活時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)(長(zhǎng)達(dá)24天),但在大鼠接受異體MSC顱內(nèi)注射的部位,中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和T細(xì)胞數(shù)量增加。
反復(fù)注射MSC產(chǎn)生抗體加速清除MSC
在獼猴顱內(nèi)植入異體骨髓MSC后,出現(xiàn)循環(huán)中的白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的短暫但顯著的增加,并在獼猴體內(nèi)檢測(cè)到循環(huán)中的同種抗體,但發(fā)現(xiàn)受體血清與補(bǔ)體介導(dǎo)的溶解無(wú)關(guān)。不僅是獼猴,在注射MHC不匹配的MSC的小鼠、大鼠、豬和馬中也檢測(cè)到同種抗體。未經(jīng)處理和IFN-γ預(yù)處理的異體MSC,都能刺激健康大鼠注射異體MSC后產(chǎn)生供者特異性抗體。
靜脈注射同種異體MSC可導(dǎo)致同種異體抗體的形成,這種抗體能夠促進(jìn)補(bǔ)體介導(dǎo)的針對(duì)MSC的溶解,伴隨產(chǎn)生較低水平的IgM分泌。接種了不匹配的異體MSC的小鼠在第二次輸注的24小時(shí)內(nèi)表現(xiàn)出對(duì)供者來(lái)源的脾細(xì)胞的快速排斥反應(yīng)。接受異體MSC腹腔注射的小鼠產(chǎn)生了高滴度的同種異體反應(yīng)抗體,并排斥了隨后的同種異體皮膚移植。
同樣是心衰患者,10名患者中有4位接受異體脂肪局部注射治療后,能檢測(cè)到異體脂肪MSC的HLA-I類抗原的抗體。最近兩項(xiàng)人MSC臨床試驗(yàn)監(jiān)測(cè)患者同種異體抗體的產(chǎn)生,發(fā)現(xiàn)雖然大多數(shù)患者在注射同種異體骨髓MSC后沒有產(chǎn)生顯著的同種異體抗體,但少數(shù)患者確實(shí)產(chǎn)生了同種異體抗體。
有趣的是,在豬的心肌梗死模型中,MSC誘導(dǎo)的同種抗體的產(chǎn)生可以通過(guò)聯(lián)合應(yīng)用免疫抑制劑鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑他克莫司來(lái)預(yù)防。聯(lián)合使用異體MSC輸注和小劑量西羅莫司(雷帕霉素)治療可以使MHC完全不相合的小鼠心臟移植獲得長(zhǎng)期存活。
將C57BL/6小鼠來(lái)源的表達(dá)EPO的MSC(EPO-MSC)接種于膠原支架內(nèi),皮下注射同遺傳背景基因宿主(C57BL/6)或異基因宿主(BALB/c)宿主;作為MSC存活的指標(biāo),接受同基因EPO-MSC的小鼠的紅細(xì)胞壓積持續(xù)增加,而接受同種異基因EPO-MSC的小鼠的紅細(xì)胞壓積出現(xiàn)峰值,隨后恢復(fù)到基線水平;而且植入15天后取出的膠原支架分析顯示,CD8+T細(xì)胞和自然殺傷(NK)細(xì)胞僅在同種異體EPO-MSC移植物中有明顯的浸潤(rùn),并出現(xiàn)了針對(duì)EPO轉(zhuǎn)基因MSC的抗體,加速了異基因EPO-MSC的清除(紅細(xì)胞壓積的峰值降低)。在另一項(xiàng)單獨(dú)的研究中,將異基因EPO-MSC注射到具有免疫活性的宿主中,導(dǎo)致了對(duì)EPO抗原的增敏和抗EPO免疫反應(yīng)。所以,不建議多次應(yīng)用經(jīng)過(guò)基因編輯的MSC,機(jī)體的免疫系統(tǒng)會(huì)識(shí)別到所編輯的基因,從而產(chǎn)生免疫應(yīng)答反應(yīng),加速了MSC的清除。
馬骨髓或脂肪組織來(lái)源的MSC通過(guò)靜脈、動(dòng)脈、腱內(nèi)或眼內(nèi)途徑注射,89%的馬在注射MSC后抗牛血清白蛋白(BSA)抗體呈陽(yáng)性,但是抗BSA抗體的量與抗MSC抗體的產(chǎn)生沒有相關(guān)性。此外,MSC的細(xì)胞表面可以結(jié)合補(bǔ)體,盡管補(bǔ)體對(duì)MSC功能的影響目前仍有爭(zhēng)議,補(bǔ)體介導(dǎo)的MSC的裂解很可能依賴于同種抗體。
目前有許多標(biāo)準(zhǔn)的免疫學(xué)檢測(cè)方法和技術(shù)可用于檢測(cè)MSC的免疫原性。應(yīng)該確定MHC單倍型,以了解供者或刺激者M(jìn)SC與接受者或應(yīng)答者細(xì)胞是完全不匹配還是部分不匹配。MSC的免疫調(diào)節(jié)功能可以用傳統(tǒng)的MLR來(lái)衡量,即反應(yīng)和刺激脾細(xì)胞或PBL與MSC共培養(yǎng),但同種異體MSC抑制T細(xì)胞增殖的能力與同種異體MSC的體內(nèi)免疫原性無(wú)關(guān)。單抗原珠(SAB)分析、ELISPOTS和HLA四聚體也被用于篩選人類血清中MHC特異性同種抗體,商業(yè)試劑盒也很容易買到。然而,這些檢測(cè)并不能確定同種異體抗體的功能。
小結(jié)
綜上所述,MSC不能被認(rèn)為是真正的免疫豁免特權(quán)。MSC排斥的時(shí)間和嚴(yán)重程度依賴于MSC表達(dá)免疫原性和免疫系統(tǒng)之間的平衡決定。
盡管如此,但是使用同基因(或自體)和異基因MSC的臨床前模型和臨床試驗(yàn)并未顯示出與異基因MSC相關(guān)的不良事件。來(lái)自檢測(cè)同基因和異基因MSC在傷口修復(fù)小鼠模型的數(shù)據(jù)表明,同基因和異基因MSC不會(huì)像同種異體成纖維細(xì)胞那樣引起免疫反應(yīng)。使用骨髓MSC治療急性類固醇抗藥性GVHD的2期臨床試驗(yàn)的數(shù)據(jù)也表明,使用同種異體骨髓MSC不會(huì)觸發(fā)免疫反應(yīng)。甚至凋亡的MSC亦能降低盲腸穿孔導(dǎo)致肺和腎損傷大鼠的死亡率、血液中的TNF-α水平以及循環(huán)和脾臟T輔助細(xì)胞和細(xì)胞毒性T細(xì)胞(CTL)水平均顯著降低。
總體而言,目前認(rèn)為MSC具有在體內(nèi)啟動(dòng)細(xì)胞免疫和體液免疫反應(yīng)的能力,但由于固有的抗炎和免疫調(diào)節(jié)特性,與其他同種異體細(xì)胞相比,免疫原性的影響可能會(huì)大大減弱,從而整體上顯示出了良好的治療效果。這一點(diǎn),在大量的臨床應(yīng)用研究的文獻(xiàn)中得到了很好的證明,展示出MSC良好的治療效果。
一句話總結(jié)MSC進(jìn)入體內(nèi)的命運(yùn):MSC在不斷發(fā)揮治療作用的同時(shí),自己也被機(jī)體免疫細(xì)胞所識(shí)別和清除。
所以,MSC注射并非一勞永逸,臨床研究需根據(jù)不同的適應(yīng)癥,適量、多次注射,或能達(dá)到理想的療效。
MSC正如蠟燭:燃燒自己,照亮別人!