間充質干細胞的細胞治療策略臨床進展一覽

間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）的細胞治療是近年研究熱點，包括傳統意義上的以活細胞為基礎的細胞治療策略和新出現的以細胞外囊泡和其他可溶性蛋白質或生物活性分子為基礎的去細胞治療策略。

目前，MSCs誘導獲得的細胞已具備成熟的功能和特異性的結構，結合生物材料或類器官技術的原位移植在定植率及功能性方面有了較大提升。另一方面，隨著大規模培養技術和細胞外囊泡分離技術的成熟，大量獲得高純度的細胞外囊泡難度降低，細胞外囊泡的研究也逐漸成為當前研究的熱點。

越來越多的研究支持間充質干細胞的治療效果不僅是通過植入和分化效應進行修復，MSCs旁分泌也表現出良好效果。本文對基于間充質干細胞的細胞治療策略的現狀以及由間充質干細胞衍生的細胞治療策略進行綜述。

間充質干細胞的細胞治療策略

MSCs屬于多能干細胞，在增殖和分化能力上不具備完全的干性，因此在具備分化潛能的同時 又不存在致瘤的風險。此外MSCs細胞治療對機體具有免疫調節能力，MSCs能夠分泌多種免疫調節因子，包括吲哚胺2，3-雙加氧酶、轉化生長因子β、前列腺素E2、干擾素-γ（interferon?γ，IFN?γ）等，對T細胞、B細胞、NK細胞都有調節作用。隨著MSCs研究的深入，不斷有新的MSCs被發現并應用于新的疾病領域，多學科的交叉結合提升了MSCs細胞治療策略的實用性，但目前臨床中仍然存在著許多的瓶頸。

間充質干細胞的細胞治療的適應癥

01心臟疾病

近日，發表在《美國心臟病學會雜志》（JACC）中的一篇研究論文提出了，美國德克薩斯心臟研究所研究人員利用間充質干細胞來改善慢性心力衰竭的臨床新進展。 

研究結果顯示，這種干細胞療法在治療心力衰竭中的效果突出。MPCs治療使心力衰竭患者的發病率降低了67%，中風的發生率降低了58.5%，甚至在嚴重炎癥心力衰竭患者中，心臟病或中風的發生率降低75.3%。表明間充質前體干細胞治療在心衰領域有著顯著的改善效果。

02膝骨關節炎

近日，中國首個異體人源脂肪間干細胞注射液產品的III期臨床試驗啟動。此前已完成的多中心II期臨床試驗結果初步表明，間充質干細胞在治療膝骨關節炎（KOA）方面具有比較良好的安全性和有效性。

隨著干細胞生物工程研究應用的深入探索，通過干細胞來修復與逆轉骨關節炎，逐漸被認為是一種極具前景的治療方式。

03髖關節置換

近日，《國際病例報告雜志》發表“成人干細胞療法作為為嚴重髖關節骨關節炎全髖關節置換術的替代方案”的研究論文，該論文提出一項新的研究，干細胞療法作為嚴重髖關節炎患者全髖關節置換術的替代治療手段的可能性。此前已有的臨床研究數據顯示，患者接受自體間充質干細胞治療之后的24個月隨訪時間內展現了良好的安全性和有效性，體現了該療法在長期結果中的優勢。成人干細胞療法可能成為治療嚴重髖關節骨關節炎患者的一種有前途的替代方法。

04角膜疾病

近日，Kala Pharmaceuticals宣布其在研人間充質干細胞分泌蛋白質組（MSC-S）療法KPI-012獲得FDA的快速通道指定，用于治療持續性角膜上皮缺損（PCED）。

其1b期臨床結果顯示，在19周的隨訪中，8名接受治療的患者中全部都顯示出功能改善，其中有6名患者完全治愈PCED，且在后續的隨訪中仍持續保持治愈的狀態；藥物耐受性良好，未觀察到任何安全性問題。Kala計劃將于2023年晚些時候進行2b期臨床試驗。

05肺纖維化

近日，清華大學發起的國內首個“間充質干細胞外泌體霧化吸入治療肺纖維性病變”臨床研究宣布啟動，本項目旨在評價間充質干細胞外泌體吸入治療肺纖維性病變患者的安全性和有效性，為未來進一步擴大樣本量和探索間充質干細胞外泌體治療的適應癥做準備。

間充質干細胞外泌體具有低免疫原性，高穩定性和易存儲的特點，采用霧化吸入給藥有利于肺部疾病的治療，是一種前沿的，有潛力的新型療法。

值得一提的是，除上述適應癥之外，此前的研究表明，在針對治療糖尿病足潰瘍方面，間充質干細胞治療也取得明顯進展。且治療期間沒有出現嚴重不良事件，在完成治療后繼續觀察了兩年，隨訪發現兩組患者均未出現與傷口治療相關的不良事件，肯定了間充質干細胞治療的安全性以及有效性。

另外，在美國頂尖醫學期刊《Neurology》上也曾刊登過使用間充質干細胞注射療法治療腦部中風（腦卒中）的研究。并且已被證實該療法可以促進包括免疫調節、神經元、腦血管和神經膠質重塑等內源性神經保護和腦修復進程。已有大量動物實驗和臨床研究證明，干細胞治療用于促進缺血性腦卒中患者的康復是可行且安全的。

間充質干細胞與生物材料結合增強治療的效果

常規的細胞治療策略存在定植率低、存活率低、活性差等問題，通過與材料科學的交叉結合， 不僅能夠解決這些問題，甚至能夠特異性提高細胞的某項能力，增強細胞治療效果。

這些材料往往具有良好力學和生物學性能，既滿足細胞附著要求，又不引起過敏或免疫反應，具有很強的生物活性和生物相容性，以及可控的生物降解。脊髓損傷在外傷患者中較為常見，往往會給患者帶來嚴重的后果，目前仍無有效治療能夠讓患者完全恢復，MSCs與材料的結合有望解決這一問題。DPSCs聯合水凝膠及活性氧清除劑，可以協同調節鐵代謝，抑制鐵死亡，促進脊髓鐵穩態的恢復。同時聯合水凝膠移植的DPSCs能夠很好地定植分化并參與神經的重建，成為小鼠神經的一部分。

間充質干細胞的細胞治療臨床應用的瓶頸

MSCs的細胞治療策略目前尚未在臨床中廣泛應用，主要還是人們對其安全性的擔憂。MSCs屬于多能干細胞，相較于胚胎干細胞和誘導多能干細胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs），不存在成瘤風險和病毒編程帶來的潛在風險，目前臨床實驗已證實MSCs的安全性，未發生異位組織、腫瘤等嚴重不良事件。

另一方面，也有報道又證實了MSCs的抑瘤作用。細胞的異質性也是帶來安全性的問題之一，在經過大規模擴增培養后很可能表現出形態和功能的異質性，甚至可能造成血管栓塞導致嚴重后果。因此MSCs制備過程的安全性、分子機制、標準化以及運輸和臨床應用等方面的研究有待進一步深入。

間充質干細胞的去細胞治療策略

去細胞治療策略是通過細胞外囊泡和細胞分泌的其他可溶性蛋白質或生物活性分子進行治療，是細胞治療的一種衍生策略，不具有致瘤性和栓塞風險，具有更好的安全性。 

去細胞治療制劑

常見的去細胞治療制劑包括條件培養基、細胞外囊泡（EVs）、細胞裂解液三種。

條件培養基是將MSCs在無血清的基礎培養基中培養，再將培養基離心過濾去除細胞碎片等雜質后獲得的培養基，是可溶性成分和泡狀成分的復雜混合物，包含可溶性蛋白質（細胞因子、生長因子、趨化因子、細胞粘附分子、信號和信號轉導蛋白和酶）、核酸（DNA、mRNA和microRNAs）、脂質和EVs。由于條件培養基的收集比較簡單，因此衍生了2種產品 ，即條件培養基濃縮液和EVs分離液（外泌體）。

EVs包含大量miRNA、mRNA和蛋白質，在細胞-細胞通訊、組織穩態、細胞分化和器官發育和重 塑中發揮重要作用。EVs根據其大小和來源主要分為5個亞群：納米囊泡（8～12nm）；外泌體（30～150nm）；微囊泡（200～1000nm）；凋亡小體（1000～5000nm）；癌小體（1～10μm）。

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MSCs裂解液是將MSCs通過物理或者化學方法裂解，經離心過濾去除破碎細胞器的產物，包含多種細胞因子。MSCs裂解液同樣具有炎癥調節和促進組織再 生的作用，有研究報道MSCs裂解液在結腸炎、神經源性陰莖勃起障礙、皮膚光老化小鼠模型中均能夠抑制炎癥反應，抑制細胞凋亡，促進組織再生，改善臨床癥狀。

去細胞治療的有效性和安全性

MSCs來源的外泌體的相關研究是最多的，本綜述主要闡述MSCs來源的外泌體去細胞治療的有效性和安全性。MSCs來源的外泌體已用于多種疾病模型的治療，在MSCs應用最為廣泛的炎癥和免疫疾病方面，局部應用MSCs來源外泌體可以抑制角質層補體的激活，從而減少中性粒細胞在角質層內和角質層分泌的IL-17，緩解銀屑病癥狀。

MSCs在神經血管疾病的治療中也有很好的效果，DPSCs來源的外泌體能夠通過抑制HMGB1/TLR4/MyD88/NF?κB多條通路，減輕腦梗小鼠模型的腦水腫、腦梗死和神經功能障礙等癥狀。

外泌體主要由miRNA、mRNA和蛋白質構成，危險因素相對更少， 從各方面都相較細胞治療策略更為安全。正是因為去細胞治療策略所展現出來良好的有效性和安全性，許多臨床前成果已經迅速步入臨床實驗階段，相信未來去細胞治療策略的發展將會帶來更多的驚喜。

外泌體臨床應用的瓶頸和突破

外泌體臨床應用的所面臨的主要問題是產能不足。差速超離法是用于外泌體分離的第一種方法，至今仍是外泌體分離的金標準，但是長時間的高速離心會造成外泌體的機械損傷，差速超離耗時長，提取率不高，使其難以在短時間內處理多個生物樣品。聚合物沉淀法操作簡單，所需時間短，適用于處理大量樣品，但純度不高且回收率較低，可能產生假陽性結果，產生的聚合物難以去除。超濾和排阻色譜法是根據外泌體與其他組分的尺寸差異進行分離，免疫親和法是通過標記外泌體的特異性蛋白來分離，以上兩種方法都存在提取效率較低的問題。

最新的研究報道自動化技術與微載體技術結合，實現全封閉自動化的MSCs大規模培養，能夠最大程度減少污染可能，且節約人力成本，實現工業化生產臨床級MSCs。細胞質量與傳統二維平面培養的細胞質量無顯著差異。另外，外泌體成分復雜，具體作用機制還需要更多的臨床前研究加以證實，仍需開展全方位、多領域的研究。

小結

細胞治療策略能替換病變的細胞從根本解決某些疾病，尤其在神經、心肌等再生能力弱的組織中所起作用更為關鍵。

隨著誘導技術、組織工程技術、類器官技術的發展等，一些限制已經實現突破，MSCs誘導獲得的細胞已經具備成熟的功能和特異性的結構，結合生物材料或類器官技術的原位移植在定植率及功能性方面都有極大的提升， 但其中的許多有效機制仍不明確，移植規模仍然較小，離人工器官的目標仍相去甚遠。

雖然目前研究顯示MSCs在移植后能夠定植于體內，但似乎旁分泌所起到的作用更大，人們對細胞治療策略安全性的擔憂也是促進去細胞治療策略發展的原因之一。

MSCs的旁分泌作用對于類器官的形成是有利的，這其中的機制值得進一步探索。去細胞治療策略和細胞治療策略是一個相輔相成、有機結合的整體，相信這會加速人工器官的早日實現，實現真正意義上的再生。

參考資料：[DOI10].12016/j.issn.2096?1456.2023.10.009

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