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天岁课堂丨干细胞递送途径之间有什么区别？为什么静脉回输最受欢迎？

百科 2024年08月10日 22:45 638 霏妃

1656年3月16日，年轻的英国科学家克里斯托弗·雷恩用一把锋利的刀切开了一只小狗的静脉。随后，一根连接到动物膀胱的鹅毛管穿过伤口，当雷恩轻轻挤压它时，膀胱里的鸦片酊被慢慢注射到小狗的体内。

这是历史上第一次静脉注射。尽管鹅毛管的直径比现代针粗10倍以上，但效果仍然显著。它向世界证明了注射管用且见效更快，从而揭开了注射治疗的历史帷幕。

300多年过去了，“注射”已经成为一种不可或缺的药物输送方式——我们可以将生理盐水、疫苗、肾上腺素输送到体内以预防和治疗疾病，甚至前沿的干细胞技术也经常使用这种方法。

然而，天岁课堂丨干细胞递送途径之间有什么区别？为什么静脉回输最受欢迎？令人困惑的是，干细胞的注射途径在各大实验中有所不同。根据《StemCellsTranslationalMedicine》（影响因子：6）2014年至2018年关于间充质干细胞临床试验的文章提到：在914项研究中，明确提到了8种干细胞递送方法（如下图所示）。根据具体类型，可分为全身输注和局部输注。

其中，最引人注目的无疑是静脉（IV）输注的使用量一骑绝尘，占总量的43%。为什么静脉输注如此受欢迎？全身输注和局部输注有什么区别？让我们继续看一看。

为何静脉输注最受欢迎？继细胞质量、回输量和冷冻保存方法之后，递送途径也是影响干细胞功效的重要因素，这与它们进入体内后的行为、起效时间和存活率有关。静脉输注之所以最受欢迎，首先是因为“安全”这个词。

2023年，美国骨科和再生医学基金会审查了70项使用间充质干细胞（MSCs）静脉输注的研究，发现在这数千次静脉输注中，几乎没有报告与使用MSCs相关的严重不良事件。他们得出结论，适当的干细胞静脉输注对患者是安全的。

科学家们早就预料到了这样的结果，与一些手术输注方法相比，只需要刺破静脉的静脉输注被广泛认为是侵入性最小、可重复性最强的输送方法。

其次，静脉输注后干细胞的存活率相对较高。《EXPERTOPINIONONBIOLOGICALTHERAPY》期刊指出，全身输注可以模拟自然细胞运输过程，重新输注的细胞通常可以靠近富含氧气和营养的血管，增加干细胞在体内的存活概率。

然而，当涉及到全身输注时，有些人可能会有疑问：人体结构是如此错综复杂。干细胞在全身输注后真的能到达受损区域吗？

——当然，因为干细胞带有GPS定位系统，在医学术语中也称为“系统归巢效应”。

具体而言，人体内的损伤或炎症部位会释放信号，接收该信号的G蛋白偶联趋化因子受体会激活VLA-4的干细胞表达，促进干细胞迁移到受损部位。

同时，目标区域还将派遣“引导分子”VCAM-1在入口处站岗。每当干细胞经过时，VCAM-1都会“抓住”干细胞表达的VLA-4，并将其引导到目标位置（如心肌梗死区域、关节炎症部位等）。

此目标位置可能不是唯一的。例如，当身体出现衰老和炎症等全身性问题时，或者当有多处受伤时，身体的多个部位可能会同时释放信号。此时，经过静脉注射的干细胞将跟随这些信号到达不同的“战场”，并对多种损伤产生有益的影响。

因此，综上所述，静脉回输具有安全指数高、可重复性强、细胞存活率高、可准确进入全身受损部位等优点，在神经系统疾病、移植物抗宿主病、肺部疾病、炎症性肠病、肝病、糖尿病、皮肤病和肾脏疾病等常见的大规模回输方法中脱颖而出，是最常见的回输方法。

当然，除了静脉输注外，关节内（IAT）注射和心内（IC）注射等局部注射也占据了表中的很大一部分。它们的特点是什么？

局部输注有哪些优缺点？局部注射是一种直接将干细胞输送到患病组织或靶器官（如鞘内、关节内或动脉靶器官）的输注方法。它的优势非常明显——与需要长途旅行到病变部位的静脉输注相比，局部输注的干细胞离“罗马”只有一步之遥。随着趋化因子浓度梯度的“导航”（非系统归巢），它们很快就会被移动到受损区域发挥作用。

直达病灶，针对性强——拥有这些优势的局部输注在一些目标明确的试验中被广泛使用。例如，中国研究人员在2022年9月之前搜索了PubMed和WebofScience等国外数据库，以及CNKI等中国数据库，以研究“使用干细胞治疗膝骨性关节炎”。经过筛选（不包括动物实验、数据不足和其他研究），共选择了16项研究，所有研究都使用了关节内（IAT）注射。

值得一提的是，在875名接受治疗的患者中，研究人员发现，关节内输注脐带间充质干细胞可以缓解膝关节疼痛，改善膝关节功能，减少患者创伤，且没有严重不良反应。

既然如此，为什么局部输注没有超过静脉输注成为常用榜单的第一名呢？

这实际上与多种因素有关。首先，很多患者要应对的并不是单一问题。例如，当体内存在组织损伤和炎症时，局部输注1V1可能不是递送干细胞的最佳方式。

其次，局部输注的侵入性略高于静脉输注。例如，肌肉注射通常伴随着疼痛，如果注射后伤口没有得到适当的护理，可能会导致继发感染。此外，反复使用肌肉注射也有局部肌肉硬化或局灶性肌病的风险。

在脑和心脏问题中，为了将干细胞直接输送到这些深层组织，患者通常会接受侵入性手术，递送针头或导管也可能对心脏或脑组织造成机械损伤。

这些损伤也与“冲刷”效应有关，特别是当注射到心肌（心外膜或心内膜）中时，当用液体介质注射到心肌中时，细胞可能会通过比细胞直径大得多的针间隙“溜走”。更重要的是，心脏是一个自动收缩的泵，周围心肌细胞的跳动对移植的细胞施加了额外的压力，这也可能导致干细胞从血管和淋巴管中逃逸。

此外，回输后干细胞存活率也受病灶部位氧气或营养是否充足以及微环境是否恶劣的影响。

因此，局部输液可能并不适用于所有情况，鉴于目前两种输液的优缺点，一般来说，全身注射（静脉输注）更适合治疗涉及全身性疾病或多部位的损伤，而局部注射更适合治疗单一和特定的损伤，同时考虑到损伤环境。

然而，值得期待的是，随着干细胞研究的深入，科学界也在努力提高干细胞输注后的归巢效率，如磁引导、基因修饰、细胞表面工程、靶组织修饰和体外培养激活。我们也相信，随着各种技术的成熟，干细胞疗法在对抗疾病、延缓衰老、给全人类带来好消息方面将更加高效和准确。

网传注射法真的靠谱吗？然而，除了各种文献中提到的“常规军队”外，互联网上还流传着可以作用于全身的口服方法和肌肉注射。它们可靠吗？

让我们先谈谈口服干细胞。可以肯定地说，口服给药不能递送真正的干细胞。

因为干细胞是一种“活细胞”药物，它们的主要功效也来自它们“活着”的时候。口服给药后，干细胞将通过食道到达胃和小肠等器官，这些器官的环境非常恶劣，含有胃酸（pH2-3）和蛋白酶等消化液。在这种环境下，干细胞保持活性并顺利进入血液的可能性几乎为零。一般来说，它们会被分解和灭活，不再发挥作用。

因此，网上宣传的“能够口服的干细胞”，多半是干细胞概念中的其他成分，而不会是活体干细胞。

当涉及到作用于全身的肌肉注射时，其传播概念与前面提到的肌肉注射不同。它表示干细胞注射到肌肉中后，可以通过皮下结缔组织进入毛细血管，然后进入全身血液循环。整个过程类似于臀部注射，属于全身输注的范畴。

这个想法似乎是合理的，但它忽略了干细胞的大小。作为微观世界中的“大人物”，干细胞基本上无法穿透精细的毛细血管。这也反映在现有的临床研究中——注射到肌肉中的大多数干细胞将驻留在肌肉中，只留下一些分泌的营养物质进入血液。

因此，结合使用，肌肉注射仅适用于局部损伤（如肌肉相关适应症）。在处理全身性疾病或多发性损伤时，效果不佳。

这些网传递送途径的“翻车”也提醒我们，面对新兴技术，我们需要仔细辨别其真实性，而不是相信尚未经研究证实的疗法。好消息是，该国正在不断完善其干细胞质量控制体系。随着市场变得越来越大规模和标准化，人们相信这些不科学的技术和误解将不再存在。

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