間充質基質/干細胞療法在肝臟再生中的應用：現狀與未來方向

全球范圍內急性和慢性肝病負擔沉重，亟需安全有效的再生療法來補充或延緩肝移植。間充質干細胞（MSCs）已被公認為用途廣泛的生物制劑，主要通過旁分泌信號傳導調節炎癥、逆轉纖維化并促進肝臟修復。

全球肝病的沉重負擔與主要類型：肝臟疾病是全球重要的公共衛生挑戰，約占全球死亡總數的4%，每年導致約150萬人死亡。慢性肝病是發病和死亡的主要原因，2021年全球肝硬化病例估計達5840萬例。肝病相關死亡的主要誘因包括慢性乙型及丙型肝炎病毒感染所致的肝硬化、酒精相關性肝病、代謝功能障礙相關脂肪性肝病（MASLD）以及肝細胞癌，而急性肝損傷（ALI）所占比例相對較小。

肝臟再生潛力與傳統治療局限：肝臟雖具有顯著的再生能力，但慢性損傷會破壞這一過程，導致持續炎癥、纖維化和血管異常，最終形成阻礙再生的病理性微環境。對于終末期肝病，原位肝移植是當前唯一的根治性手段，但其應用受到供體嚴重短缺、高昂費用、需終身免疫抑制治療及相關并發癥（如感染、代謝性疾病和移植物排斥）的嚴重限制，影響了患者的長期生存與生活質量。

干細胞再生療法的前景與挑戰：基于上述局限，調節肝臟微環境的再生療法成為備受關注的策略，其中間充質干細胞（MSCs）及其衍生物因具有多機制促再生潛力而展現出廣闊前景。雖然MSCs療法為急性肝損傷、肝硬化等疾病提供了生物學依據，但其來源、培養與給藥策略的差異要求建立標準化方案和臨床效價檢測方法，以確保治療可靠性。

間充質基質/干細胞療法在肝臟再生中的應用：現狀與未來方向

在此背景下，近期，國際醫學科學雜志刊發了一篇“間充質基質/干細胞療法在肝臟再生中的應用：現狀與未來方向”的研究綜述^[1]。

該研究對MSCs的生物學特性、肝臟再生以及基于細胞的療法與基于EVs的療法，包括給藥途徑、劑量、質量和安全性進行了逐一綜述。此外，該研究表明未來的研究方向將側重于生物標志物、多中心臨床試驗以及用于可擴展的個性化肝臟再生的工程化MSC/EV平臺。

間充質干細胞的生物學和來源依賴性特性

基本生物學特性與定義：根據國際細胞治療協會的定義，間充質干細胞的基本生物學特性包括：在塑料表面貼壁生長；表達特定表面標志物（CD73、CD90、CD105陽性，而造血標志物陰性）；具備體外成骨、成脂和成軟骨的三系分化潛能。術語上，“間充質基質細胞”更貼近這一定義，而“間充質干細胞”通常需體內自我更新和多能性的證據，但研究中兩者常混用。

主要組織來源及其特性：MSCs最初從骨髓中分離，現已廣泛發現于脂肪、臍帶、胎盤等成人與圍產期組織中。其特性受來源、供體年齡和培養條件影響，導致顯著的異質性，這也是治療標準化面臨的主要挑戰。

• 骨髓來源MSCs（BM-MSCs）：具有較強的成骨和免疫調節能力，但獲取過程有創，且細胞數量有限。
• 脂肪來源MSCs（AD-MSCs）：易于從吸脂物中大量獲取，分泌組富含生長因子和EVs，能有效促進血管生成、細胞增殖與遷移，適合規模化生產。
• 圍產期來源MSCs（如臍帶、胎盤）：具有低免疫原性、高增殖潛能以及顯著的抗纖維化和抗炎特性，例如通過分泌基質金屬蛋白酶（MMPs）抑制纖維化并調節免疫反應，在再生醫學中展現出獨特優勢。

iPSC衍生MSCs及挑戰：除天然組織來源外，MSCs也可由誘導多能干細胞（iPSC）定向分化獲得。iPSC衍生的MSCs表面標志物與天然MSCs相似，且能長期擴增，但可能存在基因組異常和潛在的致瘤風險，需要嚴格的質量控制。

總體而言，MSCs的來源依賴性體現在其增殖能力、分泌組組成、免疫調節活性和分化傾向上，這些差異決定了其在肝臟疾病等具體應用中的適用性。表1總結了與肝臟應用相關的間充質干細胞的來源依賴性特性。

特征	骨髓間充質干細胞	AD-MSCs	圍產期間充質干細胞	iMSCs
組織 來源	骨髓	脂肪組織	華通氏膠、臍帶血、胎盤	iPSC衍生
擴散能力	低（ 占有核細胞的 0.001%–0.01%）	高的	非常高	無限
提取方法	侵入性抽吸 技術	微創吸脂 術	無創采集圍產期組織	復雜的制造 過程
免疫學特性	強 免疫調節 作用	免疫調節劑	免疫原性低，具有顯著的抗炎和抗纖維化作用	與天然間充質干細胞類似
功能特性	具有強大的 成骨潛能、免疫調節作用，并已開展廣泛的臨床 研究	高效增殖、 強效促再生 分泌組、高細胞產量，適合規模化生產	保留原始表型；干細胞特性標記物（如 OCT4 和 SOX2）表達升高； 可直接用于異體移植。	表面標志物和 功能特征與天然間充質干細胞相似； 基因組不穩定、 具有致瘤風險、 生產工藝復雜

間充質干細胞助力肝臟再生中的作用機制是什么？

間充質干細胞（MSCs）通過多方面的旁分泌、免疫調節、抗纖維化、代謝和血管生成機制支持肝臟修復。MSCs協調肝臟微環境中的多種再生通路，并通過這些機制促進組織修復（圖1，表2）。

• 營養支持與直接促增殖：分泌肝細胞生長因子（HGF）、胰島素樣生長因子-1（IGF-1）等，直接促進肝細胞增殖與存活。
• 免疫調節：釋放細胞因子，抑制促炎性T細胞和M1型巨噬細胞，同時激活調節性T細胞（Tregs）和抗炎的M2型巨噬細胞，從而減輕局部炎癥。
• 抗纖維化：通過下調轉化生長因子-β1（TGF-β1）等因子，抑制肝星狀細胞活化，減少細胞外基質過度沉積。
• 促進血管生成：分泌血管內皮生長因子（VEGF）等，改善損傷區域的血液循環。
• 細胞外囊泡（EVs）介導的調控：MSCs釋放的EVs可遞送功能性RNA、蛋白質，甚至進行線粒體轉移，直接恢復受損肝細胞的代謝功能。

機制	關鍵因素	主要功能	參考
旁分泌/營養	HGF、VEGF、IGF-1、IL-6	促進肝細胞增殖，抑制細胞凋亡，增強組織灌注	[ 56 , 57 , 58 ]
免疫學	CD8 + T細胞、NK細胞和B細胞數量減少；M2巨噬細胞極化；前列腺素誘導調節性樹突狀細胞	抑制免疫反應，促進抗炎環境，增強組織修復	[ 47 , 48 , 49 , 59 ]
抗纖維化	miR-378c（外泌體），TGF-β1抑制	抑制肝星狀細胞活化和纖維化	[ 50 , 51 ]
代謝	通過隧道納米管進行線粒體轉移	恢復肝臟氧化能力和脂質代謝	[ 54 ]
血管生成	血管緊張素-1、血管緊張素-2、血管內皮生長因子	增強肝臟再生過程中的血管生成和氧氣輸送	[ 53 ]
細胞外囊泡介導/旁分泌	MicroRNA（miR-19b、miR-122、miR-124、miR-182-5p、miR-148a）、蛋白質（DDX5、CAMKK1）	調節受體細胞行為，無需細胞移植即可恢復肝功能	[ 51 , 52 , 55 , 60 , 61 , 62 , 63 ]

這些機制相互重疊、協同作用，形成一個動態網絡。其主導地位隨肝損傷與修復階段而變化：損傷早期以快速免疫調節為主，為修復創造穩定環境；組織重塑階段抗纖維化作用凸顯；長期來看，代謝支持和促血管生成效應則持續促進功能與結構的恢復。

基于細胞與無細胞的治療肝臟疾病的策略是什么？

基于細胞與無細胞的治療肝臟疾病策略，核心區別在于是否使用活的間充質干細胞（MSC）本身。基于細胞的策略指直接輸注活體MSCs。這些細胞被視為“智能藥物工廠”，能夠在體內存活、歸巢至損傷部位，并根據局部微環境動態調整其旁分泌（如生長因子、細胞外囊泡）和免疫調節功能，實現個體化的、自適應的治療響應。然而，該策略面臨活細胞固有的挑戰，包括靜脈輸注后的肺部滯留、隨培養擴增而下降的歸巢能力和潛在的遺傳不穩定性風險。

無細胞的策略則主要利用MSCs分泌的細胞外囊泡（EVs）。EVs是富含蛋白質、RNA等生物活性物質的納米級囊泡，可視為MSC治療效應的“標準化包裹”。它們能再現MSCs的抗炎、抗纖維化和促再生作用，同時規避了活細胞移植的腫瘤風險和免疫排斥問題，且更易于儲存、滅菌和劑量標準化。但EVs的功能是固定的，無法像活細胞那樣動態適應體內變化，其大規模生產與質控也面臨技術挑戰。

因此，當前形成了一種互補范式：在需要復雜、動態免疫調節（如嚴重炎癥或自身免疫相關肝病）時，優先使用活的MSCs；而當治療目標明確為標準的抗炎和抗纖維化時，則可選用更安全、易控的EVs制劑。治療時還需綜合考慮細胞/囊泡來源、遞送途徑和疾病階段等因素以優化療效。

間充質干細胞治療肝病的給藥途徑和劑量對治療效果的影響

給藥途徑是影響間充質干細胞治療肝臟疾病效果和安全性的關鍵因素。常見的途徑包括外周靜脈輸注、門靜脈/肝動脈注射以及局部肝內注射。

靜脈注射是最簡單、創傷最小的方法，因此方便且通常是首選。但大量細胞會滯留于肺部，導致肝臟靶向性降低。

相比之下，經門靜脈或肝動脈的直接肝臟給藥能顯著提高細胞在肝內的局部濃度和滯留率，但屬于侵入性操作，對伴有門脈高壓和凝血功能障礙的肝硬化患者存在較高出血和血栓風險。局部影像引導下的注射能精準作用于特定病灶，但不適用于彌漫性肝損傷，MSC和EV在治療肝病中的遞送途徑總結于圖2中。

治療劑量和方案需根據疾病類型和階段進行個體化調整。在急性肝損傷的臨床前模型中，常用有效劑量為1–5×10?個細胞/公斤體重，其中中等劑量效果最佳，更高劑量未必增效。對于慢性肝損傷或肝纖維化，典型劑量范圍為0.5–3×10?個細胞/公斤體重，且研究顯示重復給藥通常比單次給藥效果更優，表明存在累積治療效應。

若使用MSC來源的細胞外囊泡，常用劑量范圍為10?–1012個顆粒/公斤或50–600微克蛋白質，中等劑量往往能產生最佳治療反應，表3詳細總結了適應癥特異性劑量范圍和劑量-反應趨勢。這些發現強調了仔細滴定和藥效學監測的必要性，以優化治療效果。

肝損傷模型	治療	劑量范圍	行政路線	劑量反應	參考
ALI（小鼠/大鼠）	間充質干細胞	1–5 × 10?個細胞/千克	第四	1–2 × 10? ：效果差； 2–4 × 10? ：效果最佳/中等；>4 × 10? ：效果停滯或略有下降	[ 97 , 101 ]
CLI/纖維化（小鼠/大鼠）	間充質干細胞	0.5–3 × 10? 個細胞/千克（或 1–20 × 10?個總細胞）	IV，IP	0.5–1 × 10? ：效果不佳； 1–3 × 10? ：效果中等； >3 × 10? ：無進一步改善	[ 101 , 105 ]
失代償期 肝硬化（人類，早期臨床）	間充質干細胞	5 × 10? – 2 × 10?個細胞/輸注	第四	5–10 × 10? ：效果不佳； 1–2 × 10? ：中等/最佳； 更高劑量：未觀察到額外益處	[ 104 ]
肝損傷（小鼠/大鼠）	MSC-EVs	10? – 1012個顆粒/千克或 50–600 微克蛋白質	第四	10? – 3 × 101? 個顆粒（或 50–150 μg）：低效應； 3 × 101? –1 × 1011個顆粒（150–300 μg）：中等效應； >1 × 1011 個顆粒（300–600 μg）：平臺期	[ 102 , 106 ]
缺血性肝病/ 中風模型	MSC-EVs	30–250 μg 蛋白質	第四	30–100 微克：效果較差；100–250 微克：效果中等/最佳；重復給藥可能進一步增強效果	[ 103 , 106 ]

綜上所述，給藥途徑和劑量的選擇需要綜合權衡。途徑選擇需考慮靶向性、操作風險及疾病分布特點（局灶性或彌漫性），而劑量確定則需依據損傷的急慢性性質，并通過仔細的劑量滴定和藥效學監測來優化。理想的治療策略應是在確保安全的前提下，通過最合適的途徑和劑量，使治療成分最大化地作用于肝臟靶點。

間充質干細胞治療肝臟疾病基于生物材料增強治療效果的方式

生物材料作為先進的遞送載體，能顯著改善間充質干細胞（MSCs）及其細胞外囊泡（EVs）在肝臟疾病治療中的局限。通過水凝膠或可注射支架包裹MSCs/EVs進行局部給藥，可以將治療成分有效錨定在肝臟靶點，避免靜脈輸注后的肺部首過滯留和全身性清除，從而大幅提高局部濃度和滯留時間。

這些材料模擬細胞外基質，為MSCs提供了一個支持存活、增強旁分泌功能的三維微環境，并能緩釋EVs等活性物質，延長治療窗口。這從根本上優化了傳統給藥途徑的靶向性和效率，圖3總結了生物材料輔助策略在增強間充質干細胞和細胞外囊泡治療肝病中的療效方面的應用。

生物材料的應用更進一步，通過功能化設計實現了治療效果的精準增強。

• 一方面，利用溫敏水凝膠等實現微創注射和原位成型，便于臨床操作。

• 另一方面，通過對載體進行表面修飾（如連接靶向肝細胞的半乳糖配體）或對MSCs/EVs本身進行工程化改造（如聚乙二醇化），可主動引導它們向肝臟或特定細胞（如肝細胞）歸巢，減少脫靶效應。

這些策略綜合提升了抗炎、抗纖維化和再生信號的傳遞效率，臨床前研究已證實其能協同增強MSC的治療效果，為實現更安全、強效和持久的肝臟修復提供了關鍵技術支撐。

間充質干細胞治療肝臟疾病的臨床概況：安全性和有效性

使用間充質干細胞治療肝臟疾病的早期臨床試驗

多項早期臨床試驗研究了自體或異體間充質干細胞（MSC）療法在肝硬化、急性加重型慢性肝衰竭（ACLF）及其他肝功能失代償患者中的安全性和初步療效。在這些研究中，MSC輸注顯示出良好的安全性，未報告重大輸注相關不良事件或致瘤并發癥。

初步療效指標包括肝功能參數的改善，例如血清白蛋白和膽紅素、凝血酶原時間以及終末期肝病模型（MELD）評分和Child-Pugh評分。

表4總結了MSC治療肝病的早期臨床研究，包括疾病適應癥、MSC來源、給藥途徑、樣本量、隨訪時間、主要結局指標和不良事件。

在這些早期短期試驗中，臨床獲益通常僅在特定患者亞組中觀察到，例如病情較輕（MELD或Child-Pugh評分較低）、肝合成功能良好（基線白蛋白或凝血酶原活性較高）、乙型肝炎病毒相關病因或基線全身炎癥水平較低的患者。由于這些研究通常缺乏長期隨訪，因此療效在6-12個月后的持久性仍不確定。這些短期研究中療效持續時間明顯有限或不一致，可能反映了肝損傷進展、持續的炎癥環境和/或輸注的間充質干細胞在不利的肝臟環境中植入或存活率有限。

重要的是，多項長期隨訪研究報告了持續獲益，包括數年內生存率和肝功能的改善。較高劑量的間充質干細胞（MSC）（2×10?個細胞）和重復給藥（每周一次，持續3周）可改善肝功能，這體現在Child-Pugh評分和MELD評分的降低，以及MX1?單核細胞比例的降低。這些觀察結果表明，劑量、重復給藥和患者特征可能影響療效。需要更大規模的對照試驗來證實這些臨床發現。

在各種間充質干細胞（MSC）來源中，臍帶間充質干細胞（UC-MSC）顯示出最穩定的療效。短期至長期隨訪結果顯示，血清白蛋白升高5-15g/L，凝血酶原活性提高10-20%，總膽紅素降低20-35%。MELD評分降低2-5分，Child-Pugh評分提高1-3分，長期生存獲益可達75-92個月。

最常見的不良反應是輕度短暫發熱，并觀察到劑量依賴性的免疫調節作用，包括MX1+單核細胞和IL-8的減少。BM-MSCs也改善了肝功能，白蛋白升高約5–10g/L，MELD評分降低約1–3分，總膽紅素降低約15–25%。然而，生存獲益并不穩定，尤其是在隨訪時間較短的小型隨機對照試驗中。靜脈和門靜脈給藥均耐受性良好，未報告嚴重不良事件。

總體而言，UC-MSCs似乎比BM-MSCs提供更持久的功能和生存獲益，而AD-MSCs的臨床數據非常有限，iMSCs僅進行了臨床前研究。

間充質干細胞治療肝臟疾病安全性怎么樣？以及緩解風險的方法有哪些？

間充質干細胞（MSCs）治療肝臟疾病雖顯示出良好的總體安全性，但仍存在若干需謹慎管理的特定風險。

• 輸注相關反應：如短暫發熱、寒戰。
• 血栓栓塞風險：尤其對肝硬化患者，可能與高細胞劑量或MSCs表達組織因子有關。
• 遺傳不穩定與致瘤潛能：與長期體外擴增相關。
• 免疫致敏風險：異體MSCs重復給藥可能誘發免疫反應。

風險緩解策略包括：控制細胞劑量與輸注速度、采用抗凝方案、對細胞產品進行嚴格的基因組穩定性評估、排除活動性惡性腫瘤患者。此外，采用無細胞的EVs策略可提供更高的理論安全邊際。優化遞送方式（如局部注射）和加強患者篩選與治療后監測，也是平衡獲益與風險的關鍵。

表5總結了基于MSCs的療法在肝硬化和急性加重型慢性肝衰竭中報告的不良事件，包括常見和嚴重不良事件的發生率和嚴重程度。

結論與未來方向

間充質干細胞及其細胞外囊泡在再生肝病學領域展現出巨大潛力，有望恢復肝功能并減少對肝移植的需求。盡管臨床前與早期臨床研究結果鼓舞人心，但在治療方案標準化、效力驗證和監管路徑方面仍面臨挑戰。生物材料、EVs工程和精準醫學的進步，為開發可擴展、安全有效的療法提供了新途徑。

未來研究應聚焦于：優化符合藥品生產質量管理規范（GMP）的生產工藝；建立并驗證可靠的效力檢測方法；開展設計嚴謹的多中心臨床試驗；以及整合個體化醫療策略。建議的發展時間表包括：短期（1-2年）內完善GMP生產與臨床前驗證；中期（3-5年）推進關鍵性多中心臨床試驗；長期（5-10年）實現更廣泛的臨床轉化與應用。

參考資料：

[1]:Choi, S.; Jeong, J. Mesenchymal Stromal/Stem Cell-Based Therapies for Liver Regeneration: Current Status and Future Directions. Int. J. Mol. Sci. 2026, 27, 619. https://doi.org/10.3390/ijms27020619

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