日前，沈陽(yáng)化工大學(xué)制藥與生物工程學(xué)院應(yīng)用生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室在《Stem Cells Int》發(fā)表了一篇關(guān)于間充質(zhì)干細(xì)胞在慢性終末期肝病控制中的臨床研究進(jìn)展的文章綜述。在這篇綜述中，我們重點(diǎn)介紹了間充質(zhì)干細(xì)胞的主要資源、間充質(zhì)干細(xì)胞治療肝病的機(jī)制、干細(xì)胞治療肝病的臨床應(yīng)用以及為提高基于間充質(zhì)干細(xì)胞的細(xì)胞治療效率所做的努力。

一、簡(jiǎn)介

全世界每年約有200萬(wàn)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(huì)刺激肝細(xì)胞凋亡、內(nèi)皮屏障損傷、炎癥細(xì)胞募集和肝星狀細(xì)胞 (HSC) 激活，從而導(dǎo)致肝纖維化。肝纖維化慢慢發(fā)展為肝硬化、肝細(xì)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(shù)后的免疫排斥反應(yīng)限制了肝移植的臨床應(yīng)用。

MSCs是來(lái)源于中胚層的多能干細(xì)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(xì)胞譜系和其他胚層譜系，包括脂肪細(xì)胞、骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和肝細(xì)胞樣細(xì)胞。MSCs已被證明是終末期肝病的有效治療策略，因?yàn)樗鼈兡軌蜣D(zhuǎn)分化為肝細(xì)胞樣細(xì)胞、免疫調(diào)節(jié)潛力、旁分泌活性、抗氧化能力、衍生的細(xì)胞外囊泡以及細(xì)胞鐵死亡和自噬的調(diào)節(jié)。

間充質(zhì)干細(xì)胞的主要資源

MSCs是來(lái)源于人中胚層的非造血干細(xì)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(xì)胞從骨髓中鑒定和分離出來(lái)的。但由于它們的數(shù)量有限（占骨髓細(xì)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(lái)源。幾項(xiàng)研究報(bào)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(pán)，如圖1。

MSC通常取自骨髓、臍帶血、脂肪組織和iPSC。MSCs通過(guò)旁分泌、免疫調(diào)節(jié)、肝細(xì)胞樣細(xì)胞分化、氧化應(yīng)激調(diào)節(jié)、細(xì)胞鐵死亡調(diào)節(jié)、細(xì)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(xì)胞治療終末期肝病的潛在機(jī)制

間充質(zhì)干細(xì)胞具有多種治療肝病的潛在調(diào)控機(jī)制，包括旁分泌、免疫調(diào)節(jié)、肝細(xì)胞樣細(xì)胞分化、抗氧化、細(xì)胞鐵死亡的調(diào)節(jié)、細(xì)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(dǎo)肝臟修復(fù)，改善全身炎癥，促進(jìn)血管生成，并通過(guò)旁分泌作用抑制細(xì)胞死亡和纖維化。旁分泌作用基于細(xì)胞因子、趨化因子、營(yíng)養(yǎng)因子和細(xì)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(xì)胞，包括浸潤(rùn)性單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞、枯否細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞（DC）、自然殺傷（NK）細(xì)胞、T細(xì)胞和B細(xì)胞。多種免疫細(xì)胞分泌細(xì)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(dāng)多種免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)劑。

肝細(xì)胞樣細(xì)胞分化：肝細(xì)胞在肝纖維化/肝硬化過(guò)程中發(fā)生凋亡、壞死、細(xì)胞焦亡，導(dǎo)致正常肝細(xì)胞丟失，實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能受損。MSC具有分化成肝細(xì)胞樣細(xì)胞的潛力，從而有可能重建肝臟的實(shí)質(zhì)。許多方法可以促進(jìn)MSCs轉(zhuǎn)分化為肝細(xì)胞樣細(xì)胞。補(bǔ)充生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和其他化合物，如中藥，促進(jìn)MSCs向肝細(xì)胞樣細(xì)胞轉(zhuǎn)化，緩解肝纖維化和肝硬化?；蚋脑煸鰪?qiáng)了間充質(zhì)干細(xì)胞向肝細(xì)胞樣細(xì)胞的分化，促進(jìn)了肝硬化動(dòng)物模型的肝功能恢復(fù)。

間充質(zhì)干細(xì)胞抗氧化能力：過(guò)量的ROS產(chǎn)生超過(guò)了終末期肝病中抗氧化劑的清除能力，導(dǎo)致氧化應(yīng)激并加速肝纖維化或肝硬化的發(fā)病機(jī)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(gè)有前途的策略。

間充質(zhì)干細(xì)胞調(diào)節(jié)細(xì)胞鐵死亡：鐵死亡是一種不同于細(xì)胞凋亡、壞死和自噬的程序性細(xì)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(jī)制有關(guān)。數(shù)據(jù)表明，MSCs 通過(guò)調(diào)節(jié)肝細(xì)胞鐵死亡來(lái)改善終末期肝病。

間充質(zhì)干細(xì)胞調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬：將細(xì)胞質(zhì)貨物運(yùn)送到溶酶體進(jìn)行降解是自噬的最初科學(xué)定義。自噬目前可分為三種形式，即分子伴侶介導(dǎo)的自噬、微自噬和巨自噬。自噬在維持細(xì)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(dǎo)的肝臟自噬是MSC治療肝纖維化的可能機(jī)制。

間充質(zhì)干細(xì)胞線粒體轉(zhuǎn)移：間充質(zhì)干細(xì)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(jìn)一步發(fā)展為非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 。NASH的病理學(xué)定義為脂肪變性、炎癥、肝細(xì)胞損傷和不同程度的肝纖維化。BMMSCs轉(zhuǎn)移減輕 (NASH) 誘導(dǎo)的與線粒體和過(guò)氧化物酶體功能障礙相關(guān)的中心碳、氨基酸和脂質(zhì)代謝損傷。MSC通過(guò)隧道納米管 (TNT) 將線粒體轉(zhuǎn)移到肝細(xì)胞中，從而減少肝細(xì)胞中的脂肪負(fù)荷。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞 (Treg) 在維持外周耐受性、預(yù)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(xì)胞治療慢性終末期肝病中的臨床應(yīng)用

近年來(lái)，間充質(zhì)干細(xì)胞為治療各種重大疾病帶來(lái)了新的曙光，相關(guān)臨床研究已在多個(gè)國(guó)家展開(kāi)。迄今為止，clinicaltrials.gov ( https://clinicaltrials.gov ) 上記錄了大約11529項(xiàng)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(xiàng)研究，大部分II期臨床試驗(yàn)取得積極成果，證明基于間充質(zhì)干細(xì)胞的治療具有廣闊的應(yīng)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(bǔ)充劑、化療和手術(shù)。由于傳統(tǒng)治療方法的缺點(diǎn)，基于MSC的治療作為一種潛在的治療方法受到關(guān)注，如圖2。PubMed中搜索“肝硬化”和“間充質(zhì)干細(xì)胞”的臨床試驗(yàn)有14個(gè)，列于表格1。

專注于在https://clinicaltrials.gov注冊(cè)的正在進(jìn)行或已完成的間充質(zhì)干細(xì)胞治療肝纖維化/肝硬化的臨床試驗(yàn)，大約68項(xiàng)研究證明了間充質(zhì)干細(xì)胞的普及。我們列出了相關(guān)性最高的前29項(xiàng)最新研究，如下所示表2。

表格1：PubMed上間充質(zhì)干細(xì)胞治療肝硬化的臨床試驗(yàn)文章。

表2

https://clinicaltrials.gov上注冊(cè)的間充質(zhì)干細(xì)胞治療慢性終末期肝病的臨床試驗(yàn)（在大約1,348項(xiàng)肝纖維化/肝硬化臨床試驗(yàn)中，68項(xiàng)是基于MSCs的細(xì)胞治療臨床試驗(yàn)；數(shù)據(jù)來(lái)自來(lái)自https://clinicaltrials.gov并列出了相關(guān)性最高的前29項(xiàng)最新研究）。

努力提高間充質(zhì)干細(xì)胞的治療性能

基因修飾的間充質(zhì)干細(xì)胞：使用基因工程技術(shù)修飾MSCs可以改善肝病的治療效果。病毒載體介導(dǎo)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(dá)多種外源基因，并且?guī)缀醪挥绊慚SCs的生物學(xué)特性。轉(zhuǎn)染到MSC中的基因分為MMP、microRNA、營(yíng)養(yǎng)因子、轉(zhuǎn)錄因子和ECM蛋白。

間充質(zhì)干細(xì)胞的預(yù)處理：由于終末期肝病中嚴(yán)重的氧化應(yīng)激微環(huán)境，用抗氧化劑預(yù)孵育MSCs可提高M(jìn)SCs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(diǎn)，包括細(xì)胞的大規(guī)模擴(kuò)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(xì)胞和分泌物等自然特征，促進(jìn)了細(xì)胞間和細(xì)胞間的通訊，創(chuàng)造了一個(gè)類似體內(nèi)的生長(zhǎng)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(shì)。

間充質(zhì)干細(xì)胞治療終末期肝病的臨床挑戰(zhàn)

近年來(lái)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(shí)質(zhì)性進(jìn)展。此外，已經(jīng)進(jìn)行了許多嘗試來(lái)增強(qiáng)MSCs的治療效果。然而，在提高M(jìn)SCs治療肝病的療效和增加臨床應(yīng)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(yàn)和藥物開(kāi)發(fā)中的挑戰(zhàn)。MSC來(lái)源多樣，具有獨(dú)特的生物學(xué)特性。因此，很難使MSC生產(chǎn)和MSC藥物治療標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于終末期肝病的治療，應(yīng)比較不同來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)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(wèn)題。

未來(lái)展望

干細(xì)胞治療終末期肝病的臨床研究取得了很大進(jìn)展，目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有133家研究機(jī)構(gòu)通過(guò)了干細(xì)胞臨床研究機(jī)構(gòu)的備案，應(yīng)廣泛合作開(kāi)展多中心隨機(jī)盲法對(duì)照臨床試驗(yàn)，提高我國(guó)干細(xì)胞治療在肝病領(lǐng)域的國(guó)際影響力。干細(xì)胞治療終末期肝病的臨床應(yīng)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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