從造血幹細胞到間質幹細胞

(一)何謂細胞治療

用細胞來治療疾病或受傷的組織,例如常用的紅血球治療貧血,就是所謂的細胞治療,細胞治療有幾個重點需要注意,如哪種細胞適合治療哪種疾病、直接打入受傷組織或由血管中注入、治療的機轉…等問題,這些都是細胞治療需要注意的問題,而細胞治療和其他醫療相同,也常需要注意真假的問題,如韓國黃禹錫、日本小保方晴子、美國哈佛大學…等研究造假的事件,所以判斷細胞治療的真假,一定要相當注意。目前認為因為幹細胞可分泌許多的物質(paracrine)來修復受傷的組織,所以是幹細胞是細胞治療很好的來源之一。

(二)幹細胞的定義和分類

幹細胞一般的定義為一群具有「自我增生(self-renew)」和「往下分化或其他細胞(differentiation)」的未分化細胞,以分化的能力可分為: (1)全能幹細胞(Totipotent),如受精卵; (2)萬能幹細胞(Pluripotent),如胚胎幹細胞(ESC)和人工誘導多能幹細胞(iPSC); (3)多能幹細胞(Multipotent),如造血幹細胞(HSC)和間質幹細胞(MSC); (4)單能幹細胞。在幹細胞中,目前使用最多年和最成熟的幹細胞是造血幹細胞,而近年來最熱門被研究和討論的是間質幹細胞,因此以下主要討論造血幹細胞和間質幹細胞。

(三)造血幹細胞

Thomas因骨髓移植於1957年獲諾貝爾獎,以前的骨髓移植,近年來被稱為造血幹細胞移植,所以骨髓移植和造血幹細胞移植是相同的治療,因早期造血幹細胞主要來自骨髓,所以稱骨髓移植,因抽骨髓對捐者比較侵入性(invasive),所以現在大多用周邊造血幹細胞來取代骨髓,捐周邊造血幹細胞前病患需施打白血球生成激素(G-CSF),將骨髓中的造血幹細胞驅趕到周邊血液,之後如捐血一般由機器來收集,之後將收集到的周邊造血幹細胞,像輸血一般由血管輸入病患體內。周邊造血幹細胞的收集對捐者而言,除打針和G-CSF短暫的疼痛外,並無長期副作用,所以大家的朋友如有被通知是合適的骨髓(造血幹細胞)捐贈者,請多鼓勵,救人一命,功德無量。

造血幹細胞移植主要用於治療骨髓和血液相關的疾病,如血癌和再生不良性貧血…等,用別人的造血幹細胞取代已病變的骨髓,稱異體骨髓移植; 用很強的化療或放射殲滅癌細胞(如淋巴癌),再將自己以前收集的造血幹細胞回輸給自己,稱自體骨髓移植。造血幹細胞移植最困難的是移植後的照顧,特別是異體移植,因病患移植前很強的化療(或放射治療)引起的副作用、血球低下及抵抗力低下常造成嚴重感染、植入捐者的淋巴球攻擊病人造成「移植物抗宿主疾病」…等,這些併發症常需要很有經驗團隊,將這些問題一一克服,有時也會造成生命的危險。

臍帶血因含有比例較高的造血幹細胞,所以在1988年起被當成造血幹細胞的來源之一,來做造血幹細胞移植,但因臍帶血量內含的造血幹細胞有限,因此大多應用在兒童病患。由父母或子女當捐贈者的造血幹細胞移植,稱為半吻合移植,以前很難成功,但近年來移植技術有很大的突破和進步,成功率己大大提升,我們團隊移植多例半吻合移植,雖有其困難度,但成功率也相當不錯,在沒適當的捐贈者時,半吻合移植是一個可行的選擇。近年來靠基因改造病患的造血幹細胞,再植入病患身上,已成功治療重度海洋性貧血(1),用造血幹細胞治療腦部、心臟…等疾病也有不少的研究和報導,但其真正的效果,需大家一同努力。

(四)間質幹細胞

間質幹細胞是近年來被廣泛研究的幹細胞之一,因本身的低抗原性,不用像造血幹細胞一樣要捐者和病患的相當的吻合度(HLA match),所以更可被廣泛使用。間質幹細胞可自骨髓、脂肪、牙齒、臍帶、臍帶血、羊膜、胎盤…等組織中分離出來(2),因其具有抗發炎、修復受傷組織等特性,所以可被應用到許多的疾病(3),如免疫異常、退化性關節炎、腦部損傷、心臟…等疾病,2021年美國也發表臍帶間質幹細胞對嚴重新冠肺炎感染引起的急性呼吸窘迫症候群(ARDS),可明顯改善存活率(4)。我們團隊的動物實驗,也證實間質幹細胞對急性肺損傷,確實有修復的效果,間質幹細胞雖已有許多的發表,但仍存在著太多的未知,值得大家深入研究和討論。

(五)結論

我們團隊從事造血幹細胞20多年,包括臍帶血移植和較高難度的半吻合造血幹細胞移植,希望將來可將造血幹細胞應用到更多的疾病。我們的團隊研究間質幹細胞也已10多年,發表20多篇SCI的papers,從基礎、動物到人體,已證實間質幹細胞有很好的免疫調節功能(immunomodulation)(5),也希望將來可將間質幹細胞應用到更多的疾病,特別是免疫相關的疾病,以幫助更多的病人。

參考文獻

1.Thompson AA, Walters MC, Kwiatkowski J et al. Gene Therapy in Patients with Transfusion-Dependent beta-Thalassemia. N Engl J Med 2018; 378: 1479-93.

2.Chan CK, Wu KH, Lee SH et al. The comparison of interleukin-6 associated immunosuppressive effects of human ESCs, fetal-type MSCs, and adult-Type MSCs. Transplantion 2012; 94: 132-8.

3.Trounson A, McDonald C. Stem Cell Therapies in Clinical Trials: Progress and Challenges. Cell Stem Cell 2015; 17: 11-22.

4.Lanzoni G, Linetsky E, Correa D et al. Umbilical cord mesenchymal stem cells for COVID-19 acute respiratory distress syndrome: A double-blind, phase 1/2a, randomized controlled trial. Stem Cells Transl Med 2021 Jan 5. Online ahead of print.

5. Wu KH, Chan CK, Tsai C et al. Effective treatment of severe steroid-resistant acute graft-versus-host disease with umbilical cord-derived mesenchymal stem cells. Transplantation 2011; 91: 1412-6.