1656 年 3 月 16 日,年輕的英國科學家克里斯托弗·雷恩用一把鋒利的刀切開了一只小狗的靜脈。隨后,一根連接到動物膀胱的鵝毛管穿過傷口,當雷恩輕輕擠壓它時,膀胱里的鴉片酊被慢慢注射到小狗的體內。
這是歷史上第一次靜脈注射。盡管鵝毛管的直徑比現代針粗 10 倍以上,但效果仍然顯著。它向世界證明了注射管用且見效更快,從而揭開了注射治療的歷史帷幕。
300 多年過去了,“注射”已經成為一種不可或缺的藥物輸送方式——我們可以將生理鹽水、疫苗、腎上腺素輸送到體內以預防和治療疾病,甚至前沿的干細胞技術也經常使用這種方法。
然而,令人困惑的是,干細胞的注射途徑在各大實驗中有所不同。根據《Stem Cells Translational Medicine》(影響因子:6)2014 年至 2018 年關于間充質干細胞臨床試驗的文章提到:在 914 項研究中,明確提到了 8 種干細胞遞送方法(如下圖所示)。根據具體類型,可分為全身輸注和局部輸注。
注:全身輸注包括:IV靜脈輸注和IA動脈注射;局部輸注包括:IT鞘內注射/蛛網膜下腔注射,IAT關節腔內注射,IC心內注射,IM肌肉注射,IO骨髓腔注射,Implant植入
其中,最引人注目的無疑是靜脈(IV)輸注的使用量一騎絕塵,占總量的 43%。為什么靜脈輸注如此受歡迎?全身輸注和局部輸注有什么區別?讓我們繼續看一看。
01為何靜脈輸注最受歡迎?
繼細胞質量、回輸量和冷凍保存方法之后,遞送途徑也是影響干細胞功效的重要因素,這與它們進入體內后的行為、起效時間和存活率有關。靜脈輸注之所以最受歡迎,首先是因為“安全”這個詞。
2023 年,美國骨科和再生醫學基金會審查了 70 項使用間充質干細胞(MSCs)靜脈輸注的研究,發現在這數千次靜脈輸注中,幾乎沒有報告與使用 MSCs 相關的嚴重不良事件。他們得出結論,適當的干細胞靜脈輸注對患者是安全的。
科學家們早就預料到了這樣的結果,與一些手術輸注方法相比,只需要刺破靜脈的靜脈輸注被廣泛認為是侵入性最小、可重復性最強的輸送方法。
其次,靜脈輸注后干細胞的存活率相對較高。《EXPERT OPINION ON BIOLOGICAL THERAPY》期刊指出,全身輸注可以模擬自然細胞運輸過程,重新輸注的細胞通??梢钥拷缓鯕夂蜖I養的血管,增加干細胞在體內的存活概率。
然而,當涉及到全身輸注時,有些人可能會有疑問:人體結構是如此錯綜復雜。干細胞在全身輸注后真的能到達受損區域嗎?
——當然,因為干細胞帶有 GPS 定位系統,在醫學術語中也稱為“系統歸巢效應”。
具體而言,人體內的損傷或炎癥部位會釋放信號,接收該信號的 G 蛋白偶聯趨化因子受體會激活 VLA-4 的干細胞表達,促進干細胞遷移到受損部位。
同時,目標區域還將派遣“引導分子”VCAM-1 在入口處站崗。每當干細胞經過時,VCAM-1 都會“抓住”干細胞表達的 VLA-4,并將其引導到目標位置(如心肌梗死區域、關節炎癥部位等)。
此目標位置可能不是唯一的。例如,當身體出現衰老和炎癥等全身性問題時,或者當有多處受傷時,身體的多個部位可能會同時釋放信號。此時,經過靜脈注射的干細胞將跟隨這些信號到達不同的“戰場”,并對多種損傷產生有益的影響。
因此,綜上所述,靜脈回輸具有安全指數高、可重復性強、細胞存活率高、可準確進入全身受損部位等優點,在神經系統疾病、移植物抗宿主病、肺部疾病、炎癥性腸病、肝病、糖尿病、皮膚病和腎臟疾病等常見的大規?;剌敺椒ㄖ忻摲f而出,是最常見的回輸方法。
當然,除了靜脈輸注外,關節內(IAT)注射和心內(IC)注射等局部注射也占據了表中的很大一部分。它們的特點是什么?
02 局部輸注有哪些優缺點?
局部注射是一種直接將干細胞輸送到患病組織或靶器官(如鞘內、關節內或動脈靶器官)的輸注方法。它的優勢非常明顯——與需要長途旅行到病變部位的靜脈輸注相比,局部輸注的干細胞離“羅馬”只有一步之遙。隨著趨化因子濃度梯度的“導航”(非系統歸巢),它們很快就會被移動到受損區域發揮作用。
注:非系統性歸巢與系統性歸巢對比
直接針對病變和高度靶向的局部輸注具有這些優點,在一些靶向試驗中得到了廣泛的應用。例如,中國研究人員在 2022 年 9 月之前搜索了 PubMed 和 Web of Science 等國外數據庫,以及 CNKI 等中國數據庫,以研究“使用干細胞治療膝骨性關節炎”。經過篩選(不包括動物實驗、數據不足和其他研究),共選擇了 16 項研究,所有研究都使用了關節內(IAT)注射。
值得一提的是,在 875 名接受治療的患者中,研究人員發現,關節內輸注臍帶間充質干細胞可以緩解膝關節疼痛,改善膝關節功能,減少患者創傷,且沒有嚴重不良反應。
既然如此,為什么局部輸注沒有超過靜脈輸注成為常用榜單的第一名呢?
這實際上與多種因素有關。首先,很多患者要應對的并不是單一問題。例如,當體內存在組織損傷和炎癥時,局部輸注 1V1 可能不是遞送干細胞的最佳方式。
其次,局部輸注的侵入性略高于靜脈輸注。例如,肌肉注射通常伴隨著疼痛,如果注射后傷口沒有得到適當的護理,可能會導致繼發感染。此外,反復使用肌肉注射也有局部肌肉硬化或局灶性肌病的風險。
在腦和心臟問題中,為了將干細胞直接輸送到這些深層組織,患者通常會接受侵入性手術,遞送針頭或導管也可能對心臟或腦組織造成機械損傷。
這些損傷也與“沖刷”效應有關,特別是當注射到心?。ㄐ耐饽せ蛐膬饶ぃ┲袝r,當用液體介質注射到心肌中時,細胞可能會通過比細胞直徑大得多的針間隙“溜走”。更重要的是,心臟是一個自動收縮的泵,周圍心肌細胞的跳動對移植的細胞施加了額外的壓力,這也可能導致干細胞從血管和淋巴管中逃逸。
此外,回輸后干細胞存活率也受病灶部位氧氣或營養是否充足以及微環境是否惡劣的影響。
因此,局部輸液可能并不適用于所有情況,鑒于目前兩種輸液的優缺點,一般來說,全身注射(靜脈輸注)更適合治療涉及全身性疾病或多部位的損傷,而局部注射更適合治療單一和特定的損傷,同時考慮到損傷環境。
然而,值得期待的是,隨著干細胞研究的深入,科學界也在努力提高干細胞輸注后的歸巢效率,如磁引導、基因修飾、細胞表面工程、靶組織修飾和體外培養激活。我們也相信,隨著各種技術的成熟,干細胞療法在對抗疾病、延緩衰老、給全人類帶來好消息方面將更加高效和準確。
03 網傳注射法真的靠譜嗎?
然而,除了各種文獻中提到的“常規軍隊”外,互聯網上還流傳著可以作用于全身的口服方法和肌肉注射。它們可靠嗎?
讓我們先談談口服干細胞??梢钥隙ǖ卣f,口服給藥不能遞送真正的干細胞。
因為干細胞是一種“活細胞”藥物,它們的主要功效也來自它們“活著”的時候??诜o藥后,干細胞將通過食道到達胃和小腸等器官,這些器官的環境非常惡劣,含有胃酸(pH 2-3)和蛋白酶等消化液。在這種環境下,干細胞保持活性并順利進入血液的可能性幾乎為零。一般來說,它們會被分解和滅活,不再發揮作用。
因此,網上宣傳的“能夠口服的干細胞”,多半是干細胞概念中的其他成分,而不會是活體干細胞。
當涉及到作用于全身的肌肉注射時,其傳播概念與前面提到的肌肉注射不同。它表示干細胞注射到肌肉中后,可以通過皮下結締組織進入毛細血管,然后進入全身血液循環。整個過程類似于臀部注射,屬于全身輸注的范疇。
這個想法似乎是合理的,但它忽略了干細胞的大小。作為微觀世界中的“大人物”,干細胞基本上無法穿透精細的毛細血管。這也反映在現有的臨床研究中——注射到肌肉中的大多數干細胞將駐留在肌肉中,只留下一些分泌的營養物質進入血液。
因此,結合使用,肌肉注射僅適用于局部損傷(如肌肉相關適應癥)。在處理全身性疾病或多發性損傷時,效果不佳。
這些在線傳播渠道的“崩潰”也提醒我們,面對新興技術,我們需要仔細辨別其真實性,而不是相信尚未經研究證實的療法。好消息是,該國正在不斷完善其干細胞質量控制體系。隨著市場變得越來越大規模和標準化,人們相信這些不科學的技術和誤解將不再存在。
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