間充質干細胞在治療肝病中的臨床研究進展

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》發表了一篇關于間充質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干細胞的主要資源、間充質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，因為它們能夠轉分化為肝細胞樣細胞、免疫調節潛力、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節。

間充質干細胞的主要資源

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。但由于它們的數量有限（占骨髓細胞總數的 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、免疫調節、肝細胞樣細胞分化、氧化應激調節、細胞鐵死亡調節、細胞自噬調節和MSCs-線粒體轉移發揮治療作用。

間充質干細胞治療終末期肝病的潛在機制

間充質干細胞具有多種治療肝病的潛在調控機制，包括旁分泌、免疫調節、肝細胞樣細胞分化、抗氧化、細胞鐵死亡的調節、細胞自噬的調節和MSC-線粒體轉移，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、營養因子和細胞外囊泡 (EV) 的分泌。

免疫調節：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態。MSC充當多種免疫細胞的調節劑。

肝細胞樣細胞分化：肝細胞在肝纖維化/肝硬化過程中發生凋亡、壞死、細胞焦亡，導致正常肝細胞丟失，實質結構和功能受損。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。許多方法可以促進MSCs轉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向肝細胞樣細胞轉化，緩解肝纖維化和肝硬化。基因改造增強了間充質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。

間充質干細胞抗氧化能力：過量的ROS產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。

間充質干細胞調節細胞鐵死亡：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病機制有關。數據表明，MSCs 通過調節肝細胞鐵死亡來改善終末期肝病。

間充質干細胞調節細胞自噬：將細胞質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穩態方面起著重要作用。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。

間充質干細胞線粒體轉移：間充質干細胞的線粒體參與免疫調節。非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD) 將進一步發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、氨基酸和脂質代謝損傷。MSC通過隧道納米管 (TNT) 將線粒體轉移到肝細胞中，從而減少肝細胞中的脂肪負荷。調節性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。

間充質干細胞治療慢性終末期肝病中的臨床應用

近年來，間充質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）、造血系統疾病、肝纖維化/肝硬化、糖尿病、自身免疫性疾病和神經退行性疾病。已完成4019項研究，大部分II期臨床試驗取得積極成果，證明基于間充質干細胞的治療具有廣闊的應用潛力。

根據https://clinicaltrials.gov，慢性終末期肝病的傳統治療方法包括膳食補充劑、化療和手術。由于傳統治療方法的缺點，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。

表格1：PubMed上間充質干細胞治療肝硬化的臨床試驗文章。

表2

https://clinicaltrials.gov上注冊的間充質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；數據來自來自https://clinicaltrials.gov并列出了相關性最高的前29項最新研究）。

努力提高間充質干細胞的治療性能

基因修飾的間充質干細胞：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、腺病毒和逆轉錄病毒，使MSCs能夠高表達多種外源基因，并且幾乎不影響MSCs的生物學特性。轉染到MSC中的基因分為MMP、microRNA、營養因子、轉錄因子和ECM蛋白。

間充質干細胞的預處理：由于終末期肝病中嚴重的氧化應激微環境，用抗氧化劑預孵育MSCs可提高MSCs的有效性。

MSC球體：傳統的二維 (2D) 培養MSCs在治療肝病方面存在一些缺點，包括細胞的大規模擴增、體內存活率低以及原有特性的喪失。球體培養是一種新穎的3D培養方法，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，創造了一個類似體內的生長微環境，并提高了生存和增殖。大量制備3D培養的MSC的嘗試顯示出在治療終末期肝病方面的優勢。

間充質干細胞治療終末期肝病的臨床挑戰

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性進展。此外，已經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。

一致性、質量控制和足夠的數量一直是MSCs在臨床試驗和藥物開發中的挑戰。MSC來源多樣，具有獨特的生物學特性。因此，很難使MSC生產和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干細胞的免疫調節、抗纖維化和肝臟再生能力，以制定最佳治療策略。iPSC-MSCs可以解決質量不一致、制備困難和數量不足的問題。

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，國內已經有133家研究機構通過了干細胞臨床研究機構的備案，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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