間充質干細胞移植治療難治性新生兒疾病的臨床試驗

最近在新生兒重癥監護方面取得了進展，但各種新生兒疾病，包括極早產兒的支氣管肺發育不良 (BPD) 和腦室內出血 (IVH) 以及晚期早產兒和足月新生兒的缺氧缺血性腦病 (HIE)，仍然是導致死亡和死亡的主要原因發病率。由于沒有針對這些疾病的有效治療方式，因此開發新的、安全且有效的療法來改善這些頑固和破壞性新生兒疾病的結果是一個緊迫而重要的問題。

間充質干細胞 (MSC) 移植已成為一種新的有前途的治療策略，用于治療具有復雜多因素病因的頑固性和破壞性新生兒疾病，包括支氣管肺發育不良 (BPD)、腦室內出血 (IVH) 和缺氧缺血性腦病 (HIE) 。

為了應對炎癥和有害環境，MSCs分泌各種旁分泌因子，這些因子具有多種修復功能，包括發揮抗炎、抗氧化、抗凋亡和抗纖維化作用，以增強受損細胞和組織的再生。

在這篇綜述中，韓國首爾成均館大學醫學院三星醫療中心兒科總結了干細胞研究的最新進展，重點關注MSCs在預防和治療新生兒BPD、IVH和HIE中的應用，特別強調臨床前和臨床數據。

間充質干細胞移植治療作用的機制

間充質干細胞的治療作用的機制需要進一步闡明。最初的假設，即間充質干細胞可能分化成修復性后代，已被普遍拒絕。相反，間充質干細胞作用的主要治療機制被認為涉及執行修復功能的旁分泌因子，協調針對損傷的內源性修復，相當多的研究表明，間充質干細胞分泌廣泛的生長因子和細胞因子，具有直接的免疫調節作用。這些是具有復雜貨物的膜結合載體的異質集合，包括蛋白質、脂質和核酸，它們向其他細胞傳遞信號并改變其功能。

局部或全身移植的間充質干細胞用于治療各種損傷，通過分泌可溶性旁分泌分子和EVs（或外泌體）或將線粒體從間充質干細胞轉移到宿主細胞，發揮抗炎、抗凋亡、抗氧化、抗纖維化、抗菌和穩定通透性的作用。

考慮到上述發現，移植的間充質干細胞被認為是作為一個 “旁分泌因子工廠”，對當地微環境和損傷部位的線索進行感應和反應，并分泌多種旁分泌因子，發揮多種修復功能，包括發揮抗炎、抗凋亡、抗氧化、抗纖維化和抗菌作用。這與藥物治療形成鮮明對比，后者是以特定劑量提供單一藥劑。

鑒于間充質干細胞對旁分泌因子的這些有利影響，并得到臨床前研究的支持，幾個臨床試驗調查間充質干細胞作為棘手的新生兒疾病的新治療選擇，已經完成或正在進行。

間充質干細胞療法的優化

最佳細胞來源

已在廣泛的成人和出生相關或圍產期組織中發現MSC，包括骨髓、脂肪、胎盤、羊水、沃頓凍和臍帶血（UCB）。與從成人脂肪或骨髓獲得的間充質干細胞相比，來源于出生相關妊娠組織，如UCB，沃頓氏果凍和胎盤的間充質干細胞顯示出增加的趨化因子、促炎癥蛋白和生長因子的分泌，以及更高的細胞增殖率。

我們臨床研究發現UCB來源的間充質干細胞在改善肺部損傷方面的療效優于脂肪組織來源的間充質干細胞或單核細胞。因此，出生相關組織可能被視為一個有前途的間充質干細胞來源，可用于新生兒疾病的臨床治療。

最佳給藥途徑

為了確定新生兒疾病干細胞治療的給藥途徑，已經考慮了全身途徑，如靜脈內或腹膜內，以及局部途徑，如氣管內、鼻內和腦室內。當肺部被靶向時，干細胞治療的全身靜脈內途徑簡單、方便且合適，因為靜脈內給藥的細胞最初保留在肺部。

然而，與局部移植途徑相比，全身靜脈途徑存在一些缺點，包括肺栓塞的可能性、非特異性損傷部位靶向以及無法穿過完整的血腦屏障。

在我們之前使用BPD動物模型的研究中，盡管MSCs的劑量高出五倍，但全身注射后的治療效果低于局部氣管內注射。綜上所述，這些發現表明供體細胞與宿主損傷部位的接近程度可能會影響MSCs的治療效果。因此，局部注射可能是MSC移植治療新生兒疾病的首選途徑。（而不是全身注射）

間充質干細胞注射的最佳時機

臨床轉化中的另一個重要問題是確定MSC注射的最佳時間。在先前使用BPD和IVH大鼠模型的研究中，在炎癥反應高峰的早期急性期移植MSC顯示出優于炎癥反應逐漸消退的晚期移植的治療效果。與晚期注射相比，早期注射MSCs誘導高氧肺損傷動物模型中VEGF和HGF等生長因子的表達上調并在新生IVH幼鼠模型中下調炎性細胞因子的表達，包括IL-1α/β、IL-6和TNF-α。為了應對炎癥環境，MSCs會產生調節免疫反應的可溶性有益因子。這種在損傷后急性炎癥高峰期早期移植的時機可能會誘導MSCs產生更好的治療效果，包括增強的旁分泌能力。因此，為了獲得更好的治療效果，可能需要在損傷后立即移植MSC。

最佳間充質干細胞劑量

捐贈的間充質干細胞在BSD、 IVH、或HIE的不同動物模型中的治療效果有很大的差異，這些都是基于移植的時間和途徑。因此，在確定最佳治療效果的間充質干細胞的最佳劑量時，應考慮到間充質干細胞移植的具體時間和途徑。

細胞預處理

通過在體外暴露于各種刺激，包括缺氧、生長因子、激素和特定的藥物制劑，對間充質干細胞進行預處理，可以增強其分泌的旁分泌因子；營養、免疫調節、抗凋亡和促進血管生成的作用；因此，它們對各種損傷的治療潛力。我們還表明，對沃頓果凍衍生的間充質干細胞進行凝血酶預處理，可以提高間充質干細胞對嚴重HIE的治療效果。

間充質干細胞治療BPD、IVH、HIE臨床試驗報道

干細胞治療支氣管肺發育不良 (BPD)

盡管目前正在進行多項MSC治療BPD的臨床試驗，但迄今為止已經完成并報告了兩項早產兒BPD的MSC移植臨床試驗。

2014年，我們開展了新生兒干細胞移植的首次人體I期臨床試驗，其中單劑量的同種異體人類UCB衍生的MSCs被氣管內移植到九名極早產兒中，平均胎齡為25.3±0.9周，出生體重為793±127g，出生后平均天數為10.4±2.6。這項使用1×107或2×107個細胞/kg的劑量遞增研究表明該程序安全可行，沒有出現嚴重的不良事件。在隨后的兩年隨訪研究中，沒有報告不良的呼吸、生長或神經發育結果。

2019年，在美國進行了一項使用氣管內UCB-MSC移植的類似1期劑量遞增研究，其中12名妊娠28周前出生的極低出生體重嬰兒對治療的耐受性良好。

2018年，一項與該試驗相關的案例研究報告稱，在兩名患有嚴重和確診BPD的嬰兒中重復靜脈注射骨髓來源的MSC可導致促炎生物標志物水平降低，而不會發生不良事件。

2018年，在另一項1期臨床試驗是在6名已確診BPD的極低出生體重嬰兒中進行的，使用的劑量為1×106人羊膜上皮細胞/kg。這些具有干細胞樣特征的細胞的靜脈內移植具有良好的耐受性，除了在其中一名嬰兒中觀察到的肺栓塞事件，這導致使用替代給藥方法。一項為期兩年的隨訪研究報告沒有發生長期不良事件。

干細胞治療腦室內出血 (IVH)

2018年，對于IVH，僅進行了一項干細胞移植的1期臨床試驗。在這項研究中，9名平均胎齡為26.1±0.7周、出生體重為808±85g、被診斷患有嚴重IVH（4級）的早產新生兒被納入，并注射了單劑量的同種異體UCB衍生的MSCs進入腦室內。移植在診斷后7天內進行，平均出生后第11.6±0.9天，使用5×106和1×107細胞/kg兩種遞增劑量的MSC。在這項研究中，沒有嬰兒死亡或出現與干細胞移植相關的嚴重不良反應。嚴重腦室內出血的早產兒腦室內移植間充質干細胞可能是安全可行的，值得進一步的II期研究。

干細胞治療缺氧缺血性腦病

迄今為止，已經進行了一項使用MSCs進行HIE的臨床試驗，并將其報告為摘要。在這項研究中，共有6名妊娠35周后出生并接受低溫治療的 HIE新生兒被納入。MSCs在出生后48小時內在體溫過低的情況下被輸注，除了一名嬰兒在出生后71小時接受了細胞，還有兩名嬰兒在2個月時接受了第二劑MSCs。每次靜脈輸注2×106個細胞/kg的同種異體臍帶組織來源的MSCs 。然而，接受這些MSCs的嬰兒在重新加熱后仍然沒有癥狀，沒有嬰兒表現出與MSC相關的輸注反應；除上述研究外，還報道了一項使用臍帶血治療的臨床試驗。

在臍帶血治療HIE中，2020年日本科學家發表在Scientific Reports期刊中的《自體臍帶血治療HIE的可行性和安全性初步研究》（Autologous cord blood cell therapy for neonatal hypoxic-ischaemic encephalopathy: a pilot study for feasibility and safety）一文，該研究方案，自體臍帶血均在72小時內進行了回輸。

結果顯示，入組的6名HIE患兒，自體臍帶血回輸30天后，全部擺脫了循環和呼吸支持；18個月后，4名嬰兒神經功能發育正常且沒有任何損傷，另2名嬰兒也延遲了腦癱的發生。

截至目前，相當多的文獻資料和臨床研究報道了使用臍帶血回輸療法治療HIE。自體臍帶血回輸治療HIE安全且有效，又因其感染和免疫排斥風險低等優勢，一直備受國內外專家認可。

結論

改善患有頑固性新生兒疾病的新生兒和早產兒的結局具有挑戰性，因為這些疾病發生在未成熟和發育中的器官中，并且具有復雜的潛在病理生理損傷機制。因此，與改變或控制單一通路的單一藥物治療的效果不同，MSC治療通過各種旁分泌和免疫調節作用調節多個通路，可能是這些新生兒疾病的一種有前途的新治療方式。

隨著越來越多的臨床前證據證明間充質干細胞治療新生兒疾病的作用，針對每種疾病的幾項早期臨床試驗最近已經完成，顯示出這種療法的安全性和可行性令人鼓舞的積極結果。所以，MSC治療有望在這些難治性新生兒疾病的治療中引發新的范式轉變。

參考資料：主要參考文獻省略（可后臺留言獲取）

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