1656 年 3 月 16 日,年輕的英國科學(xué)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(dāng)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(nèi)。
這是歷史上第一次靜脈注射。盡管鵝毛管的直徑比現(xiàn)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(jīng)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(nèi)以預(yù)防和治療疾病,甚至前沿的干細胞技術(shù)也經(jīng)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(jù)《Stem Cells Translational Medicine》(影響因子:6)2014 年至 2018 年關(guān)于間充質(zhì)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(jù)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(nèi)注射/蛛網(wǎng)膜下腔注射,IAT關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射,IC心內(nèi)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(qū)別?讓我們繼續(xù)看一看。
01為何靜脈輸注最受歡迎?
繼細胞質(zhì)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(nèi)后的行為、起效時間和存活率有關(guān)。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(yī)學(xué)基金會審查了 70 項使用間充質(zhì)干細胞(MSCs)靜脈輸注的研究,發(fā)現(xiàn)在這數(shù)千次靜脈輸注中,幾乎沒有報告與使用 MSCs 相關(guān)的嚴重不良事件。他們得出結(jié)論,適當(dāng)?shù)母杉毎o脈輸注對患者是安全的。
科學(xué)家們早就預(yù)料到了這樣的結(jié)果,與一些手術(shù)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(fù)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?!?/span>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(yǎng)的血管,增加干細胞在體內(nèi)的存活概率。
然而,當(dāng)涉及到全身輸注時,有些人可能會有疑問:人體結(jié)構(gòu)是如此錯綜復(fù)雜。干細胞在全身輸注后真的能到達受損區(qū)域嗎?
——當(dāng)然,因為干細胞帶有 GPS 定位系統(tǒng),在醫(yī)學(xué)術(shù)語中也稱為“系統(tǒng)歸巢效應(yīng)”。
具體而言,人體內(nèi)的損傷或炎癥部位會釋放信號,接收該信號的 G 蛋白偶聯(lián)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(qū)域還將派遣“引導(dǎo)分子”VCAM-1 在入口處站崗。每當(dāng)干細胞經(jīng)過時,VCAM-1 都會“抓住”干細胞表達的 VLA-4,并將其引導(dǎo)到目標位置(如心肌梗死區(qū)域、關(guān)節(jié)炎癥部位等)。
此目標位置可能不是唯一的。例如,當(dāng)身體出現(xiàn)衰老和炎癥等全身性問題時,或者當(dāng)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(jīng)過靜脈注射的干細胞將跟隨這些信號到達不同的“戰(zhàn)場”,并對多種損傷產(chǎn)生有益的影響。
因此,綜上所述,靜脈回輸具有安全指數(shù)高、可重復(fù)性強、細胞存活率高、可準確進入全身受損部位等優(yōu)點,在神經(jīng)系統(tǒng)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(guī)?;剌敺椒ㄖ忻摲f而出,是最常見的回輸方法。
當(dāng)然,除了靜脈輸注外,關(guān)節(jié)內(nèi)(IAT)注射和心內(nèi)(IC)注射等局部注射也占據(jù)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(yōu)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(nèi)、關(guān)節(jié)內(nèi)或動脈靶器官)的輸注方法。它的優(yōu)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(dǎo)航”(非系統(tǒng)歸巢),它們很快就會被移動到受損區(qū)域發(fā)揮作用。
注:非系統(tǒng)性歸巢與系統(tǒng)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(yōu)點,在一些靶向試驗中得到了廣泛的應(yīng)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(shù)據(jù)庫,以及 CNKI 等中國數(shù)據(jù)庫,以研究“使用干細胞治療膝骨性關(guān)節(jié)炎”。經(jīng)過篩選(不包括動物實驗、數(shù)據(jù)不足和其他研究),共選擇了 16 項研究,所有研究都使用了關(guān)節(jié)內(nèi)(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(fā)現(xiàn),關(guān)節(jié)內(nèi)輸注臍帶間充質(zhì)干細胞可以緩解膝關(guān)節(jié)疼痛,改善膝關(guān)節(jié)功能,減少患者創(chuàng)傷,且沒有嚴重不良反應(yīng)。
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(guān)。首先,很多患者要應(yīng)對的并不是單一問題。例如,當(dāng)體內(nèi)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(dāng)?shù)淖o理,可能會導(dǎo)致繼發(fā)感染。此外,反復(fù)使用肌肉注射也有局部肌肉硬化或局灶性肌病的風(fēng)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(shù),遞送針頭或?qū)Ч芤部赡軐π呐K或腦組織造成機械損傷。
這些損傷也與“沖刷”效應(yīng)有關(guān),特別是當(dāng)注射到心肌(心外膜或心內(nèi)膜)中時,當(dāng)用液體介質(zhì)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(dǎo)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(yǎng)是否充足以及微環(huán)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(yōu)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(huán)境。
然而,值得期待的是,隨著干細胞研究的深入,科學(xué)界也在努力提高干細胞輸注后的歸巢效率,如磁引導(dǎo)、基因修飾、細胞表面工程、靶組織修飾和體外培養(yǎng)激活。我們也相信,隨著各種技術(shù)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(wǎng)傳注射法真的靠譜嗎?
然而,除了各種文獻中提到的“常規(guī)軍隊”外,互聯(lián)網(wǎng)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?wù)効诜杉毎?。可以肯定地說,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(huán)境非常惡劣,含有胃酸(pH 2-3)和蛋白酶等消化液。在這種環(huán)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(fā)揮作用。
因此,網(wǎng)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(dāng)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(jié)締組織進入毛細血管,然后進入全身血液循環(huán)。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(xiàn)有的臨床研究中——注射到肌肉中的大多數(shù)干細胞將駐留在肌肉中,只留下一些分泌的營養(yǎng)物質(zhì)進入血液。
因此,結(jié)合使用,肌肉注射僅適用于局部損傷(如肌肉相關(guān)適應(yīng)癥)。在處理全身性疾病或多發(fā)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(shù),我們需要仔細辨別其真實性,而不是相信尚未經(jīng)研究證實的療法。好消息是,該國正在不斷完善其干細胞質(zhì)量控制體系。隨著市場變得越來越大規(guī)模和標準化,人們相信這些不科學(xué)的技術(shù)和誤解將不再存在。
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