日前，沈陽化工大學制藥與生物工程學院應用生物學實驗室在《Stem Cells Int》發(fā)表了一篇關于間充質(zhì)干細胞在慢性終末期肝病控制中的臨床研究進展的文章綜述。在這篇綜述中，我們重點介紹了間充質(zhì)干細胞的主要資源、間充質(zhì)干細胞治療肝病的機制、干細胞治療肝病的臨床應用以及為提高基于間充質(zhì)干細胞的細胞治療效率所做的努力。
一、簡介
全世界每年約有200萬人死于肝臟疾病，占所有死亡人數(shù)的3.5%。慢性酒精濫用、病毒感染和自身免疫攻擊會刺激肝細胞凋亡、內(nèi)皮屏障損傷、炎癥細胞募集和肝星狀細胞 (HSC) 激活，從而導致肝纖維化。肝纖維化慢慢發(fā)展為肝硬化、肝細胞癌（HCC），最終死于肝衰竭。迄今為止，除肝移植外，尚未探索出治療終末期肝病的有效方法。然而，高成本、有限的供體和手術后的免疫排斥反應限制了肝移植的臨床應用。
MSCs是來源于中胚層的多能干細胞，具有高度的自我更新能力和分化潛能，廣泛存在于全身多種組織中。它們可以分化成中胚層細胞譜系和其他胚層譜系，包括脂肪細胞、骨細胞、軟骨細胞和肝細胞樣細胞。MSCs已被證明是終末期肝病的有效治療策略，因為它們能夠轉(zhuǎn)分化為肝細胞樣細胞、免疫調(diào)節(jié)潛力、旁分泌活性、抗氧化能力、衍生的細胞外囊泡以及細胞鐵死亡和自噬的調(diào)節(jié)。
間充質(zhì)干細胞的主要資源
MSCs是來源于人中胚層的非造血干細胞，廣泛分布于骨髓、臍帶、脂肪等組織中。MSC最初是作為貼壁細胞從骨髓中鑒定和分離出來的。但由于它們的數(shù)量有限（占骨髓細胞總數(shù)的 0.01-0.001%）以及從骨髓中侵入性分離，研究人員探索了其他可能的MSC來源。幾項研究報道了從具有相似體外特性的各種組織中成功分離MSC，包括脂肪組織、臍帶、臍帶血、滑膜、羊水和胎盤，如圖1。
MSC通常取自骨髓、臍帶血、脂肪組織和iPSC。MSCs通過旁分泌、免疫調(diào)節(jié)、肝細胞樣細胞分化、氧化應激調(diào)節(jié)、細胞鐵死亡調(diào)節(jié)、細胞自噬調(diào)節(jié)和MSCs-線粒體轉(zhuǎn)移發(fā)揮治療作用。
間充質(zhì)干細胞治療終末期肝病的潛在機制
間充質(zhì)干細胞具有多種治療肝病的潛在調(diào)控機制，包括旁分泌、免疫調(diào)節(jié)、肝細胞樣細胞分化、抗氧化、細胞鐵死亡的調(diào)節(jié)、細胞自噬的調(diào)節(jié)和MSC-線粒體轉(zhuǎn)移，如圖所示圖1。
旁分泌：MSCs已被證明可以誘導肝臟修復，改善全身炎癥，促進血管生成，并通過旁分泌作用抑制細胞死亡和纖維化。旁分泌作用基于細胞因子、趨化因子、營養(yǎng)因子和細胞外囊泡 (EV) 的分泌。
免疫調(diào)節(jié)：作為免疫器官，肝臟具有多種免疫細胞，包括浸潤性單核細胞來源的巨噬細胞、枯否細胞、中性粒細胞、樹突狀細胞（DC）、自然殺傷（NK）細胞、T細胞和B細胞。多種免疫細胞分泌細胞因子、趨化因子和其他炎癥因子以維持肝臟穩(wěn)態(tài)。MSC充當多種免疫細胞的調(diào)節(jié)劑。
肝細胞樣細胞分化：肝細胞在肝纖維化/肝硬化過程中發(fā)生凋亡、壞死、細胞焦亡，導致正常肝細胞丟失，實質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能受損。MSC具有分化成肝細胞樣細胞的潛力，從而有可能重建肝臟的實質(zhì)。許多方法可以促進MSCs轉(zhuǎn)分化為肝細胞樣細胞。補充生長因子、細胞因子和其他化合物，如中藥，促進MSCs向肝細胞樣細胞轉(zhuǎn)化，緩解肝纖維化和肝硬化?；蚋脑煸鰪娏碎g充質(zhì)干細胞向肝細胞樣細胞的分化，促進了肝硬化動物模型的肝功能恢復。
間充質(zhì)干細胞抗氧化能力：過量的ROS產(chǎn)生超過了終末期肝病中抗氧化劑的清除能力，導致氧化應激并加速肝纖維化或肝硬化的發(fā)病機制。清除大量ROS和提高抗氧化性能可能是終末期肝病治療的一個有前途的策略。
間充質(zhì)干細胞調(diào)節(jié)細胞鐵死亡：鐵死亡是一種不同于細胞凋亡、壞死和自噬的程序性細胞死亡，它具有鐵依賴性，與帕金森綜合征、癌癥、肝病等多種疾病的發(fā)病機制有關。數(shù)據(jù)表明，MSCs 通過調(diào)節(jié)肝細胞鐵死亡來改善終末期肝病。
間充質(zhì)干細胞調(diào)節(jié)細胞自噬：將細胞質(zhì)貨物運送到溶酶體進行降解是自噬的最初科學定義。自噬目前可分為三種形式，即分子伴侶介導的自噬、微自噬和巨自噬。自噬在維持細胞和生物體內(nèi)穩(wěn)態(tài)方面起著重要作用。臨床研究表明，MSC介導的肝臟自噬是MSC治療肝纖維化的可能機制。
間充質(zhì)干細胞線粒體轉(zhuǎn)移：間充質(zhì)干細胞的線粒體參與免疫調(diào)節(jié)。非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD) 將進一步發(fā)展為非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 。NASH的病理學定義為脂肪變性、炎癥、肝細胞損傷和不同程度的肝纖維化。BMMSCs轉(zhuǎn)移減輕 (NASH) 誘導的與線粒體和過氧化物酶體功能障礙相關的中心碳、氨基酸和脂質(zhì)代謝損傷。MSC通過隧道納米管 (TNT) 將線粒體轉(zhuǎn)移到肝細胞中，從而減少肝細胞中的脂肪負荷。調(diào)節(jié)性T細胞 (Treg) 在維持外周耐受性、預防自身免疫性疾病和限制慢性炎癥性疾病方面具有重要作用。
間充質(zhì)干細胞治療慢性終末期肝病中的臨床應用
近年來，間充質(zhì)干細胞為治療各種重大疾病帶來了新的曙光，相關臨床研究已在多個國家展開。迄今為止，clinicaltrials.gov (?https://clinicaltrials.gov?) 上記錄了大約11529項MSC研究。主要治療移植物抗宿主病（GVHD）、造血系統(tǒng)疾病、肝纖維化/肝硬化、糖尿病、自身免疫性疾病和神經(jīng)退行性疾病。已完成4019項研究，大部分II期臨床試驗取得積極成果，證明基于間充質(zhì)干細胞的治療具有廣闊的應用潛力。
根據(jù)https://clinicaltrials.gov，慢性終末期肝病的傳統(tǒng)治療方法包括膳食補充劑、化療和手術。由于傳統(tǒng)治療方法的缺點，基于MSC的治療作為一種潛在的治療方法受到關注，如圖2。PubMed中搜索“肝硬化”和“間充質(zhì)干細胞”的臨床試驗有14個，列于表格1。
專注于在https://clinicaltrials.gov注冊的正在進行或已完成的間充質(zhì)干細胞治療肝纖維化/肝硬化的臨床試驗，大約68項研究證明了間充質(zhì)干細胞的普及。我們列出了相關性最高的前29項最新研究，如下所示表2。
基于間充質(zhì)干細胞的細胞治療臨床試驗與其他肝纖維化/肝硬化常規(guī)試驗相比的比例。
表格1：PubMed上間充質(zhì)干細胞治療肝硬化的臨床試驗文章。
| 肝硬化的類型 | MSC的資源 | 劑量和通道 | 給藥時間和方法 | 影響 | 國家 | 參考 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HBV相關失代償性肝硬化 | 加州大學 | 0.5×10 6 /kg體重 第四代 | 每隔4周靜脈注射3次 | 耐受性好，顯著提高長期生存率和肝功能 | 中國 | [ 111 ] |
| HBV相關失代償性肝硬化 | 加州大學 | 0.5×10 6 /kg體重 第四代 | 每隔4周靜脈注射3次 | 耐受性好，腹水量明顯減少，改善肝功能 | 中國 | [ 112 ] |
| 自身免疫性疾病引起的肝硬化 | 加州大學、CB、BM | 1 × 10 6 /kg體重 第二代和第五代 | 外周靜脈1次 | 耐受性良好，丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶值下降無統(tǒng)計學意義，總膽紅素下降，血清白蛋白水平改善，凝血酶原時間降低，MELD評分改善 | 中國 | [ 113 ] |
| 失代償性肝硬化 | BM | 3.173 × 10 7平均值 — | 外周靜脈一次 | 耐受性良好，MELD評分改善，生活質(zhì)量改善 | 伊朗 | [ 114 ] |
| 失代償性肝硬化 | BM | 1.95 × 10 8中值 第三或第四代 | 肘靜脈一次 | 無有益作用 | 伊朗 | [ 115 ] |
| HBV、HCV 和酒精相關性肝硬化或隱源性肝硬化 | BM | 3 × 10 7 ? 5 × 10 7 | 門靜脈/外周靜脈一次 | 耐受性好，肝功能改善，肌酐降低，血清白蛋白升高 | 瑞典 | [ 116 ] |
| 肝硬化 | 脂肪 | 1 × 10 8 — | 肝內(nèi)注射一次 | 耐受性好，改善肝功能，增加 METAVIR評分、Child-Pugh 評分和MELD評分，提高生活質(zhì)量 | 中國 | [ 117 ] |
| 熊去氧膽酸- (UDCA-) 耐藥的原發(fā)性膽汁性肝硬化 | BM | 3 ? 5 × 10 5 /kg體重 第三至第五代 | 靜脈注射一次 | 耐受性好，生活質(zhì)量和肝功能改善，CD8+T細胞減少，CD4+ CD25+Foxp3+T細胞增加，血清IL-10升高 | 中國 | [ 57 ] |
| 酒精性肝硬化 | BM | 5 × 10 7 — | 每隔 30 天一次或兩次從股動脈到肝動脈 | 耐受性良好，膠原蛋白減少，Child-Pugh 評分提高 | 韓國 | [ 118 ] |
| 對 UDCA 反應不完全的原發(fā)性膽汁性肝硬化 | 加州大學 | 0.5×10 6 /kg體重 第四代 | 外周靜脈 3 次，間隔 4 周 | 耐受性良好，疲勞和瘙癢明顯減輕，肝功能改善 | 中國 | [ 119 ] |
| HCV相關性肝硬化 | BM | 1 × 10 6 /kg 體重 BM 衍生的未分化和分化的 MSCs — | 靜脈注射一次 | 肝功能改善 | 埃及 | [ 120 ] |
| HBV相關性肝硬化 | BM | — — | 股動脈到肝動脈一次 | 肝功能改善，Treg細胞明顯增多，Th17細胞明顯減少，Treg相關轉(zhuǎn)錄因子（Foxp3）和Th17相關轉(zhuǎn)錄因子（RORγt）mRNA水平升高和降低，移植早期血清TGF- β升高, 血清 IL-17、TNF – α、IL-6 減少 | 中國 | [ 58 ] |
| HCV相關的終末期肝病 | BM | 1 × 10 6 /公斤體重 — | 靜脈注射一次 | 肝功能改善，膠原蛋白減少無統(tǒng)計學意義 | 埃及 | [ 121 ] |
| 酒精性肝硬化 | BM | 5 × 10 7 — | 每隔 4 周檢查一次肝動脈兩次 | 耐受性好，組織學改善，Child-Pugh評分改善，TGF- β1，I型膠原蛋白和α- SMA減少 | 韓國 | [ 122 ] |
| HBV相關失代償性肝硬化 | 加州大學 | 4.0 ? 4.5 × 10 8 第二段 | 常規(guī)治療后第三天和第四天靜脈注射 | 耐受性好，IL-6、TNF- α、TGF- β增加，IL-10增加，CD4+T細胞和調(diào)節(jié)性T細胞升高，CD8+T細胞和B細胞減少，肝功能改善，MELD和Child-Pugh評分改善, 死亡率下調(diào) | 中國 | [ 27 ] |
表2
https://clinicaltrials.gov上注冊的間充質(zhì)干細胞治療慢性終末期肝病的臨床試驗（在大約1,348項肝纖維化/肝硬化臨床試驗中，68項是基于MSCs的細胞治療臨床試驗；數(shù)據(jù)來自來自https://clinicaltrials.gov并列出了相關性最高的前29項最新研究）。
| NCT號碼 | 標題 | 地位 | 條件 | 干預措施 | 階段 |
|---|---|---|---|---|---|
| NCT01220492 | 臍帶間充質(zhì)干細胞治療肝硬化患者 | 完全的 | 肝硬化 | (i) 藥物：常規(guī)加 UCMSC 治療(ii) 藥物：常規(guī)加安慰劑治療 | 第一階段 第二階段 |
| NCT03529136 | 臍帶間充質(zhì)干細胞輸注治療失代償性肝硬化的臨床試驗 | 未知 | 失代償性肝硬化 | 生物學：UCMSCs | 階段2 |
| NCT03254758 | ADR-001在肝硬化患者中的研究 | 招聘中 | 失代償性肝硬化 | 生物：ADMSC | 第一階段 第二階段 |
| NCT03626090 | 間充質(zhì)干細胞治療肝硬化 | 招聘中 | 肝硬化 | 生物學：自體骨髓間充質(zhì)干細胞 | 第一階段 第二階段 |
| NCT02786017 | 可注射膠原支架?聯(lián)合 HUC-MSCs 移植治療失代償性肝硬化患者 | 未知 | 失代償性肝硬化 | (i) 生物：常規(guī)療法(ii) 生物：可注射膠原支架+人UCMSCs | 第一階段 第二階段 |
| NCT03460795 | 間充質(zhì)干細胞與調(diào)節(jié)性T細胞共轉(zhuǎn)染治療終末期肝病的安全性和有效性研究 | 尚未招聘 | 肝硬化 | 生物學：MSC 和調(diào)節(jié)性 T 細胞 | 第一階段 第二階段 |
| NCT05080465 | 病毒相關性肝硬化患者的長期隨訪間充質(zhì)干細胞治療 | 主動，不招人 | 肝硬化 | 生物學：自體骨髓間充質(zhì)干細胞 | 第三階段 |
| NCT03838250 | 酒精性 LC 患者肝動脈注射自體人骨髓間充質(zhì)干細胞的評估研究 | 招聘中 | 酒精性肝硬化 | 生物學：Cell gram? (BMMSCs) | 階段1 |
| NCT05121870 | 人臍帶間充質(zhì)干細胞治療失代償性肝硬化 | 招聘中 | 失代償性肝硬化 | (i) 生物：UCMSCs (ii) 生物：含 1% 人血清白蛋白的鹽水（不含 UCMSCs 的溶液） | 階段2 |
| NCT03209986 | 間充質(zhì)干細胞移植治療失代償性肝硬化的試驗 | 未知 | 肝硬化 | (i) 程序：通過外周靜脈移植 MSCs (ii) 其他：MSCs | 不適用 |
| NCT04243681 | 自體 MSC 和 HSC 聯(lián)合輸注治療失代償性肝硬化患者 | 完全的 | 肝硬化 | (i) 組合產(chǎn)品：CD34+ 細胞和 MSC 輸液 (ii) 藥物：肝硬化管理的護理標準 | 第四階段 |
| NCT01342250 | 人臍帶間充質(zhì)干細胞移植治療失代償性肝硬化患者 | 完全的 | 肝硬化 | (i) 生物：常規(guī)療法加低劑量人 UCMSC 治療 (ii) 生物：常規(guī)療法加中劑量人 UCMSC 治療 (iii) 生物：常規(guī)療法加高劑量人 UCMSC 治療 | 第一階段 第二階段 |
| NCT03945487 | 間充質(zhì)干細胞治療失代償性肝硬化 | 招聘中 | 失代償性肝硬化 | (i) 生物：UCMSCs (ii) 其他：綜合治療 | 階段2 |
| NCT05106972 | 臍帶間充質(zhì)干細胞移植治療失代償性乙型肝炎肝硬化 | 招聘中 | 肝硬化 | 藥物：UCMSC輸液 | 不適用 |
| NCT01233102 | 間充質(zhì)干細胞治療肝硬化 | 暫停 | 肝硬化 | (i) 藥物：保守療法 (ii) 程序：肝動脈UCMSC輸注或靜脈輸注 | 第一階段 第二階段 |
| NCT04522869 | 臍帶間充質(zhì)干細胞 (UC-MSC) 移植治療患有膽道閉鎖的兒童 | 招聘中 | 原發(fā)性膽汁性肝硬化 | 生物學：UCMSC移植 | 第一階段 第二階段 |
| NCT04357600 | 臍帶間充質(zhì)干細胞治療乙型肝炎肝硬化患者 | 招聘中 | 肝硬化 | 生物學：同種異體 UCMSC | 第一階段 第二階段 |
| NCT01454336 | 自體間充質(zhì)干細胞移植治療失代償性肝硬化患者吡格列酮 | 完全的 | 肝纖維化 | 生物：MSC注射液 | 階段1 |
| NCT05331872 | 臍帶來源的間充質(zhì)干細胞輸注治療成人肝硬化 | 招聘中 | 肝硬化 | 生物：人UCMSC輸液 | 階段1 |
| NCT05227846 | 用于失代償性肝硬化的人臍帶來源間充質(zhì)干細胞 (MSC-DLC-1) | 尚未招聘 | 失代償性肝硬化 | 生物：人類 UCSMC | 階段1 |
| NCT05224960 | 用于失代償性肝硬化的人臍帶來源間充質(zhì)干細胞 (MSC-DLC-2) | 尚未招聘 | 失代償性肝硬化 | (i) 生物制品：UCMSCs (ii) 生物制品：安慰劑（不含 UCMSCs 的溶液） | 階段2 |
| NCT02943889 | 肝硬化患者的干細胞移植 | 未知 | 肝硬化 | 生物：MSC移植 | 第一階段 第二階段 |
| NCT02705742 | 間充質(zhì)干細胞移植治療丙型肝炎肝硬化 | 未知 | 肝硬化 | 生物學：自體ADMSCs | 第一階段 第二階段 |
| NCT02652351 | 人臍帶間充質(zhì)干細胞治療肝硬化 | 未知 | 肝硬化 | 生物：人類UCMSCs | 階段1 |
| NCT01728727 | 人臍帶間充質(zhì)干細胞治療 HBV 相關肝硬化的安全性和有效性 | 未知 | (i) 肝硬化 (ii) 終末期肝病 | (i) 其他：UCMSC 移植 (ii) 其他：常規(guī)治療 | 第一階段 第二階段 |
| NCT01662973 | 臍帶間充質(zhì)干細胞治療原發(fā)性膽汁性肝硬化患者 | 未知 | 原發(fā)性膽汁性肝硬化 | (i) 其他：常規(guī)加 UCMSC 治療 (ii) 其他：常規(guī)加安慰劑治療 | 第一階段 第二階段 |
| NCT01741090 | 間充質(zhì)干細胞治療酒精性肝硬化的有效性和安全性 | 未知 | 酒精性肝硬化 | 生物：BMMSC注射液 | 階段2 |
| NCT01483248 | 肝硬化患者經(jīng)血來源的間充質(zhì)干細胞 | 未知 | (i) 肝硬化 (ii) 肝纖維化 (iii) 肝臟疾病 (iv) 消化系統(tǒng)疾病 | (i) 生物：常規(guī)治療加 MSC 移植 (ii) 藥物：常規(guī)治療加安慰劑治療 | 第一階段 第二階段 |
| NCT01440309 | 同種異體間充質(zhì)干細胞治療難治性原發(fā)性膽汁性肝硬化的療效和安全性研究 | 未知 | 原發(fā)性膽汁性肝硬化 | (i) 生物：BMMSC (ii) 藥物：熊去氧膽酸 | 階段1 |
努力提高間充質(zhì)干細胞的治療性能
基因修飾的間充質(zhì)干細胞：使用基因工程技術修飾MSCs可以改善肝病的治療效果。病毒載體介導的基因修飾為重塑MSCs提供了一種潛在的新途徑，包括慢病毒、腺病毒和逆轉(zhuǎn)錄病毒，使MSCs能夠高表達多種外源基因，并且?guī)缀醪挥绊慚SCs的生物學特性。轉(zhuǎn)染到MSC中的基因分為MMP、microRNA、營養(yǎng)因子、轉(zhuǎn)錄因子和ECM蛋白。
間充質(zhì)干細胞的預處理：由于終末期肝病中嚴重的氧化應激微環(huán)境，用抗氧化劑預孵育MSCs可提高MSCs的有效性。
MSC球體：傳統(tǒng)的二維 (2D) 培養(yǎng)MSCs在治療肝病方面存在一些缺點，包括細胞的大規(guī)模擴增、體內(nèi)存活率低以及原有特性的喪失。球體培養(yǎng)是一種新穎的3D培養(yǎng)方法，它保留了干細胞和分泌物等自然特征，促進了細胞間和細胞間的通訊，創(chuàng)造了一個類似體內(nèi)的生長微環(huán)境，并提高了生存和增殖。大量制備3D培養(yǎng)的MSC的嘗試顯示出在治療終末期肝病方面的優(yōu)勢。
間充質(zhì)干細胞治療終末期肝病的臨床挑戰(zhàn)
近年來研究了MSCs在終末期肝病控制中的作用，并且在了解MSCs如何改善肝病方面取得了實質(zhì)性進展。此外，已經(jīng)進行了許多嘗試來增強MSCs的治療效果。然而，在提高MSCs治療肝病的療效和增加臨床應用方面仍存在一些挑戰(zhàn)。
一致性、質(zhì)量控制和足夠的數(shù)量一直是MSCs在臨床試驗和藥物開發(fā)中的挑戰(zhàn)。MSC來源多樣，具有獨特的生物學特性。因此，很難使MSC生產(chǎn)和MSC藥物治療標準化。對于終末期肝病的治療，應比較不同來源的間充質(zhì)干細胞的免疫調(diào)節(jié)、抗纖維化和肝臟再生能力，以制定最佳治療策略。iPSC-MSCs可以解決質(zhì)量不一致、制備困難和數(shù)量不足的問題。
未來展望
干細胞治療終末期肝病的臨床研究取得了很大進展，目前，國內(nèi)已經(jīng)有133家研究機構(gòu)通過了干細胞臨床研究機構(gòu)的備案，應廣泛合作開展多中心隨機盲法對照臨床試驗，提高我國干細胞治療在肝病領域的國際影響力。干細胞治療終末期肝病的臨床應用指日可待。
參考資料：
Gao Y, Yin X, Ren X. Advance of Mesenchymal Stem Cells in Chronic End-Stage Liver Disease Control. Stem Cells Int. 2022 Oct 7;2022:1526217. doi: 10.1155/2022/1526217. PMID: 36248254; PMCID: PMC9568364.
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