間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）的細胞治療是近年研究熱點，包括傳統(tǒng)意義上的以活細胞為基礎(chǔ)的細胞治療策略和新出現(xiàn)的以細胞外囊泡和其他可溶性蛋白質(zhì)或生物活性分子為基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)，結(jié)合生物材料或類器官技術(shù)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(guī)模培養(yǎng)技術(shù)和細胞外囊泡分離技術(shù)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(zhì)干細胞的治療效果不僅是通過植入和分化效應(yīng)進行修復，MSCs旁分泌也表現(xiàn)出良好效果。本文對基于間充質(zhì)干細胞的細胞治療策略的現(xiàn)狀以及由間充質(zhì)干細胞衍生的細胞治療策略進行綜述。

間充質(zhì)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(diào)節(jié)能力，MSCs能夠分泌多種免疫調(diào)節(jié)因子，包括吲哚胺2，3-雙加氧酶、轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)作用。隨著MSCs研究的深入，不斷有新的MSCs被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于新的疾病領(lǐng)域，多學科的交叉結(jié)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(zhì)干細胞的細胞治療的適應(yīng)癥

01心臟疾病

近日，發(fā)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(zhì)干細胞來改善慢性心力衰竭的臨床新進展。 

研究結(jié)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(fā)病率降低了67%，中風的發(fā)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(fā)生率降低75.3%。表明間充質(zhì)前體干細胞治療在心衰領(lǐng)域有著顯著的改善效果。

02膝骨關(guān)節(jié)炎

近日，中國首個異體人源脂肪間干細胞注射液產(chǎn)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(jié)果初步表明，間充質(zhì)干細胞在治療膝骨關(guān)節(jié)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(yīng)用的深入探索，通過干細胞來修復與逆轉(zhuǎn)骨關(guān)節(jié)炎，逐漸被認為是一種極具前景的治療方式。

03髖關(guān)節(jié)置換

近日，《國際病例報告雜志》發(fā)表“成人干細胞療法作為為嚴重髖關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)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(guān)節(jié)炎患者全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的替代治療手段的可能性。此前已有的臨床研究數(shù)據(jù)顯示，患者接受自體間充質(zhì)干細胞治療之后的24個月隨訪時間內(nèi)展現(xiàn)了良好的安全性和有效性，體現(xiàn)了該療法在長期結(jié)果中的優(yōu)勢。成人干細胞療法可能成為治療嚴重髖關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)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(zhì)干細胞分泌蛋白質(zhì)組（MSC-S）療法KPI-012獲得FDA的快速通道指定，用于治療持續(xù)性角膜上皮缺損（PCED）。

其1b期臨床結(jié)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(xù)的隨訪中仍持續(xù)保持治愈的狀態(tài)；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(fā)起的國內(nèi)首個“間充質(zhì)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(zhì)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(zhì)干細胞外泌體治療的適應(yīng)癥做準備。

間充質(zhì)干細胞外泌體具有低免疫原性，高穩(wěn)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(yīng)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(zhì)干細胞治療也取得明顯進展。且治療期間沒有出現(xiàn)嚴重不良事件，在完成治療后繼續(xù)觀察了兩年，隨訪發(fā)現(xiàn)兩組患者均未出現(xiàn)與傷口治療相關(guān)的不良事件，肯定了間充質(zhì)干細胞治療的安全性以及有效性。

另外，在美國頂尖醫(yī)學期刊《Neurology》上也曾刊登過使用間充質(zhì)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(diào)節(jié)、神經(jīng)元、腦血管和神經(jīng)膠質(zhì)重塑等內(nèi)源性神經(jīng)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(zhì)干細胞與生物材料結(jié)合增強治療的效果

常規(guī)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(jié)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(yīng)，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(jié)合有望解決這一問題。DPSCs聯(lián)合水凝膠及活性氧清除劑，可以協(xié)同調(diào)節(jié)鐵代謝，抑制鐵死亡，促進脊髓鐵穩(wěn)態(tài)的恢復。同時聯(lián)合水凝膠移植的DPSCs能夠很好地定植分化并參與神經(jīng)的重建，成為小鼠神經(jīng)的一部分。

間充質(zhì)干細胞的細胞治療臨床應(yīng)用的瓶頸

MSCs的細胞治療策略目前尚未在臨床中廣泛應(yīng)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(fā)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(zhì)性也是帶來安全性的問題之一，在經(jīng)過大規(guī)模擴增培養(yǎng)后很可能表現(xiàn)出形態(tài)和功能的異質(zhì)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(yīng)用等方面的研究有待進一步深入。

間充質(zhì)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(zhì)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(yǎng)基、細胞外囊泡（EVs）、細胞裂解液三種。

條件培養(yǎng)基是將MSCs在無血清的基礎(chǔ)培養(yǎng)基中培養(yǎng)，再將培養(yǎng)基離心過濾去除細胞碎片等雜質(zhì)后獲得的培養(yǎng)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(zhì)（細胞因子、生長因子、趨化因子、細胞粘附分子、信號和信號轉(zhuǎn)導蛋白和酶）、核酸（DNA、mRNA和microRNAs）、脂質(zhì)和EVs。由于條件培養(yǎng)基的收集比較簡單，因此衍生了2種產(chǎn)品 ，即條件培養(yǎng)基濃縮液和EVs分離液（外泌體）。

EVs包含大量miRNA、mRNA和蛋白質(zhì)，在細胞-細胞通訊、組織穩(wěn)態(tài)、細胞分化和器官發(fā)育和重 塑中發(fā)揮重要作用。EVs根據(jù)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(jīng)離心過濾去除破碎細胞器的產(chǎn)物，包含多種細胞因子。MSCs裂解液同樣具有炎癥調(diào)節(jié)和促進組織再 生的作用，有研究報道MSCs裂解液在結(jié)腸炎、神經(jīng)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(yīng)，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(guān)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(yīng)用最為廣泛的炎癥和免疫疾病方面，局部應(yīng)用MSCs來源外泌體可以抑制角質(zhì)層補體的激活，從而減少中性粒細胞在角質(zhì)層內(nèi)和角質(zhì)層分泌的IL-17，緩解銀屑病癥狀。

MSCs在神經(jīng)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(jīng)功能障礙等癥狀。

外泌體主要由miRNA、mRNA和蛋白質(zhì)構(gòu)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(xiàn)出來良好的有效性和安全性，許多臨床前成果已經(jīng)迅速步入臨床實驗階段，相信未來去細胞治療策略的發(fā)展將會帶來更多的驚喜。

外泌體臨床應(yīng)用的瓶頸和突破

外泌體臨床應(yīng)用的所面臨的主要問題是產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)生假陽性結(jié)果，產(chǎn)生的聚合物難以去除。超濾和排阻色譜法是根據(jù)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(shù)與微載體技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)全封閉自動化的MSCs大規(guī)模培養(yǎng)，能夠最大程度減少污染可能，且節(jié)約人力成本，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)臨床級MSCs。細胞質(zhì)量與傳統(tǒng)二維平面培養(yǎng)的細胞質(zhì)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(lǐng)域的研究。

小結(jié)

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(jīng)、心肌等再生能力弱的組織中所起作用更為關(guān)鍵。

隨著誘導技術(shù)、組織工程技術(shù)、類器官技術(shù)的發(fā)展等，一些限制已經(jīng)實現(xiàn)突破，MSCs誘導獲得的細胞已經(jīng)具備成熟的功能和特異性的結(jié)構(gòu)，結(jié)合生物材料或類器官技術(shù)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(guī)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(nèi)，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(fā)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(jié)合的整體，相信這會加速人工器官的早日實現(xiàn)，實現(xiàn)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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