肺具有復雜的三維結(jié)構(gòu)，這對其功能至關重要。它由許多不同的專門細胞類型組成，每一種細胞都執(zhí)行自己的工作，但一起工作以執(zhí)行主要的肺功能——將氧氣帶入體內(nèi)并將二氧化碳排出體外。將氧氣輸送到我們的細胞至關重要，這樣它們才能產(chǎn)生正常運作所需的能量。

肺部40多種細胞類型中的一部分

在支氣管中，有一些細胞可以制造和分泌粘液，還有其他一些細胞，它們的表面有細小的毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)（“纖毛”），可以清掃粘液，沿著被困的灰塵、病毒顆粒或細菌從肺部排出。在氣囊中，有參與氧氣交換的細胞，散布著制造肺表面活性物質(zhì)的細胞，這些細胞可以防止肺泡在我們呼氣時塌陷。除了構(gòu)成氣道和氣囊內(nèi)壁的這些細胞外，肺還含有血管、肌肉和免疫細胞。

研究人員正在研究我們的肺最初是如何發(fā)育的，它們在我們的一生中是如何得到維護和修復的，以及在慢性阻塞性肺病等肺部疾病的發(fā)生和發(fā)展過程中出了什么問題。

在實驗室中生長的三維 (3D) 類器官結(jié)構(gòu)稱為“類器官”，可模擬肺氣道功能的基本方面，是這些研究特別有價值的工具，使研究人員能夠更深入地研究人類肺部發(fā)育和成人肺功能。肺類器官可以從幾種不同的細胞來源中生長：

• 來自小片肺組織的成人肺干細胞或祖細胞（例如來自患者的活組織檢查）
• 胚胎干 (ES) 細胞，源自胚胎的細胞，可以產(chǎn)生體內(nèi)所有細胞
• 誘導性多能干細胞 (iPS) 是一種成人組織特異性細胞，在實驗室中重新編程后表現(xiàn)得像胚胎干細胞。這些細胞具有成為體內(nèi)任何細胞類型的能力。

研究人員正在探索不同的特殊肺細胞如何發(fā)育以及它們?nèi)绾蜗嗷ソ涣鳌７晤惼鞴僖脖挥糜趯ふ抑委煼尾考膊〉男滤帯?/p>

由于活檢和iPS細胞生長的類器官在基因上與患者或健康供體相同，因此它們可以幫助研究人員了解基因差異如何導致人們對疾病的易感性發(fā)生變化或他們對不同藥物的反應如何。

此外，干細胞研究正在深入了解肺通常如何響應維持需求或損傷。研究人員已經(jīng)確定了支氣管和氣囊內(nèi)壁中的細胞可以作為“局部干細胞”，也就是說，這些細胞可以自我更新（自我復制）并產(chǎn)生附近發(fā)現(xiàn)的特殊肺細胞類型。這項工作表明，成年人體內(nèi)有幾種不同類型的肺干細胞或祖細胞，它們對修復不同類型的損傷很重要。

這些發(fā)現(xiàn)對于開發(fā)針對COPD等肺部疾病的新干細胞和再生醫(yī)學方法具有重要意義，這些方法旨在阻止或逆轉(zhuǎn)對肺部的損害。

干細胞治療慢性阻塞性肺病的潛力有多大？

研究人員正在探索以下用于治療慢性阻塞性肺病等肺部疾病的干細胞和再生醫(yī)學方法：

利用本機修復機制：研究人員正在尋找利用肺部現(xiàn)有修復機制的方法。他們正在研究在正常肺部開啟肺修復通路的信號，最終目標是找到可以在肺部疾病患者中激活這一過程的新療法。鑒于肺部及其修復機制的復雜性，以及慢性阻塞性肺病等疾病的復雜性，仍有很多東西需要學習。

基于細胞的療法替代在疾病中丟失和損壞的肺細胞：在慢性阻塞性肺病中，支氣管內(nèi)壁的細胞和肺部數(shù)以千計的微小氣囊（“肺泡”）受損，無法正常工作。基于細胞的療法的想法是在培養(yǎng)物中產(chǎn)生替代細胞并將它們輸送到肺部。

研究人員正在迅速改進生成這些細胞的方法。將細胞輸送到肺部的方式也很重要，這種方式將使它們能夠融入肺氣道和氣囊的內(nèi)壁以執(zhí)行它們的工作。

解決慢性炎癥：氣道炎癥是COPD的一貫特征，并且與疾病惡化有關。研究人員正在努力更好地了解炎癥是如何被觸發(fā)的，為什么會持續(xù)存在，以及如何打破這個循環(huán)。

一些臨床試驗已使用基于間充質(zhì)干細胞的療法（MSC；有時稱為間充質(zhì)干細胞）來嘗試減少肺部疾病的炎癥。如下所述，目前尚不清楚這種方法是否有效。

建立替換肺組織：生物工程肺組織取得了令人振奮的進展——即使用各種工程和/或細胞生物學方法在實驗室中培養(yǎng)三維肺——最終希望使組織足夠堅固以進行移植。

工程師和科學家正在使用支架來重建肺的形狀，并添加可以在其上生長的肺細胞。他們繼續(xù)應對挑戰(zhàn)，完全重建肺的復雜結(jié)構(gòu)及其許多不同的細胞類型和與其他組織的連接，所有這些都在有效的肺功能中發(fā)揮作用。

干細胞治療慢性阻塞性肺病的臨床現(xiàn)狀如何？

• 都有哪些干細胞可以在治療慢性阻塞性肺病潛力較大？

• 干細胞治療治療慢性阻塞性肺病的臨床研究進展

都有哪些干細胞可以在治療慢性阻塞性肺病潛力較大？

目前，所有用于治療COPD的細胞療法都處于實驗階段。雖然一些方法很有希望，但尚未證明細胞療法對 COPD 患者有益。

間充質(zhì)干細胞：已有少量早期臨床試驗使用基于細胞的療法治療一系列肺部疾病，包括 COPD，這些試驗已獲得監(jiān)管機構(gòu)（如美國食品和藥物管理局，F(xiàn)DA）的批準和監(jiān)管。這些主要使用來自一系列組織來源的間充質(zhì)基質(zhì)細胞（MSC；有時稱為間充質(zhì)干細胞），并專注于測試少數(shù)患者的安全性。在某些情況下，研究人員報告炎癥跡象有所減少。然而，沒有明確的證據(jù)表明MSC療法可以改善肺功能或生活質(zhì)量。

這些研究很難比較。首先，并非所有的間充質(zhì)干細胞都是相同的。它們的特征取決于它們來自身體的哪個部位以及它們是如何被隔離和生長的。不同的研究使用了不同來源的細胞。此外，他們還測量了不同的結(jié)果、劑量（細胞數(shù)量）以及將細胞輸送給患者的方式。需要做更多的工作來了解更多關于MSCs的生物學知識，并利用這些知識開發(fā)標準方法和測量方法來測試作為COPD治療的方法。

上皮細胞：如上所述，研究人員正在探索排列在肺氣道和氣囊中的替代細胞的輸送。科學家認為這種方法可能更有效，但到目前為止，它只在動物身上進行過測試。在這種方法準備好在臨床試驗中對人體進行測試之前，研究人員需要更多地了解如何培養(yǎng)合適的細胞，以及將細胞輸送到肺部的最佳條件，以便細胞正確整合并幫助改善肺功能。

干細胞治療慢性阻塞性肺病的臨床研究進展

截止2022年11月，在美國國立衛(wèi)生研究院的最大臨床試驗注冊庫clinicaltrials.gov網(wǎng)站上注冊的有關干細胞治療慢性阻塞性肺病的臨床研究項目有15項，其中有4項處于已經(jīng)完成狀態(tài)。

2013年，全球首個干細胞藥物Prochymal?（成人骨髓間充質(zhì)干細胞）完成了治療中、重度COPD的安全性和有效性臨床研究，相關結(jié)論發(fā)表在《Chest.》雜志上。共有62名COPD患者參與了這項隨機、對照、雙盲、多中心的2期臨床試驗，他們被隨機分配到Prochymal? 組和對照組中。

研究人員向Prochymal? 組的患者靜脈輸注異體骨髓間充質(zhì)干細胞，每月1次，共4次。治療組沒有出現(xiàn)回輸毒性、死亡或者嚴重的副作用事件，這顯示間充質(zhì)干細胞治療非常安全，病人接受程度很高。

在隨訪期間，顯示間充質(zhì)干細胞治療顯著降低COPD病人血液中的C反應蛋白，顯著改善病人系統(tǒng)性炎癥的病癥。研究初步證實，間充質(zhì)干細胞治療中、重度COPD是安全的，這為后續(xù)的細胞治療提供了研究基礎。

2018年，第三軍醫(yī)大學西南醫(yī)院報道了利用間充質(zhì)干細胞（UC-MSC）治療放射性肺纖維化的觀察結(jié)果。入組病人8例，通過支氣管鏡對肺纖維化病灶部位灌洗并單次注入間充質(zhì)干細胞。

8位患者均能夠耐受間充質(zhì)干細胞治療，隨訪觀察無嚴重不良反應發(fā)生。6例患者自述氣促、咳嗽等癥狀有所好轉(zhuǎn)，CT肺密度下降，說明間充質(zhì)干細胞治療安全，耐受性好；能夠減輕患者的臨床癥狀，降低肺纖維化密度。

2019年8月7日，聊城市人民醫(yī)院啟動了已經(jīng)完成備案的《脂肪間充質(zhì)干細胞治療COPD引起的肺動脈高壓》臨床研究項目。

臨床實驗表明：間充質(zhì)干細胞能夠釋放各種因子，來抵抗和抑制炎癥反應，并能再生新的細胞、組織，來有效修復肺部損傷，恢復肺部功能。

2021年6月，國內(nèi)針對慢性阻塞性肺病（COPD）的干細胞新藥獲得臨床試驗審批（IND）。

據(jù)悉，此次獲批的多中心注冊臨床試驗計劃由廣州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院牽頭開展，中日友好醫(yī)院、上海交通大學附屬瑞金醫(yī)院、陸軍軍醫(yī)大學附屬西南醫(yī)院等六家醫(yī)療機構(gòu)共同參與完成。

隨著醫(yī)學科技的發(fā)展，干細胞療法能讓肺損傷、炎癥顯著減少，細菌清除得到改進，不僅可以改善慢阻肺患者的肺功能，還可以使人體的整體機能得到恢復。

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