对成骨不全症儿童多次施用间充质干细胞的营养效应

概述：间充质干细胞治疗成骨不全症的安全性先前已得到证实。然而，目前尚不清楚干细胞如何介导营养作用。在本评论中，我们提请读者注意Infante等人最近在《临床与转化医学》杂志上发表的报告。 TERCELOI临床试验利用蛋白质组学和转录组学分析，展示了移植的MSC在体外和体内可能的旁分泌效应。这一新发现增加了再生医学领域的新知识。然而，增长方面缺乏确凿的证据，值得进行更彻底的讨论。

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背景

干细胞疗法治疗成骨不全症的研究始于1999年。目前的研究主要集中在提高产前或产后移植后注入干细胞的移植潜力。研究人员已经证明了细胞疗法在改善成骨不全症患者生长速度和骨折率方面的功能性结果，但对成骨不全症患者多次给药间充质干细胞（MSCs）所介导的旁分泌效应还存在认识上的差距。

从再生医学到免疫调节的许多临床试验中，间充质干细胞的治疗效果显示出不一致的结果。可能的原因之一是由于供体特征而产生的细胞体外功效和质量的批次间差异。 这最终可能会限制其植入潜力和移植效果，并使临床结果难以解释。最近，为了克服这一限制，人们提倡使用源自诱导多能干细胞的MSC，以便于提供大批量相同质量的细胞产品。然而，它们的治疗用途仍处于初步阶段。

由于成骨不全儿童的间充质干细胞移植的结果似乎是短暂的，因此如果要使这种方式成为治疗成骨不全的护理标准，就需要更多地了解细胞介导的改善疾病表型的作用。因此，带着临床试验期间从床边获得的知识回到工作台是适当的。

评论

我们饶有兴趣地阅读了Infante及其同事最近发表的研究文章，他们在TERCELOI临床试验中讨论了旁分泌效应，使用了MSC给药之前、期间和之后收集的患者血清。在对两名患有严重OI的儿童进行的临床试验中，这两名儿童接受了从HLA匹配的兄弟姐妹中分离出的多次MSC给药，并对其进行了2年多的随访，他们进行了广泛的蛋白质组学和转录组学分析，以研究输注的MSC的旁分泌作用。

他们显示，受TGF-β和BMP信号通路控制的蛋白质表达在不同程度上增加，骨祖细胞、胶原蛋白结合和细胞外基质的信号分子上调。输注间充质干细胞的患者血清对成骨不全患者的间充质干细胞的体外成骨细胞作用，为研究患者的旁分泌作用提供了一种新模型。机制研究表明，接受间充质干细胞治疗的两名成骨不全儿童的血清具有促成骨反应。这些结果与旁分泌活动确实有助于治疗儿童生活质量整体改善的可能性是一致的。然而，在某些领域，他们的结果引发了更发人深省的问题。

TERCELOI试验的作者指出，之前没有体内研究证明对成骨不全患者产生营养作用。霍维茨等人之前的研究。和Götherström等人。已证明并注意到生长速度的增加是静脉注射产后或产前细胞（骨髓或胎儿肝脏来源的MSC）后可证明的显着营养效应之一。 Horwitz报告称，在细胞给药前的6个月内，生长速度加速了预测中值的60%至94%。同样，TERCELOI研究可以得到注射前后一系列身高和体重数据的支持，作为MSC的有益临床营养作用。

我们在印度韦洛尔正在进行一项 Boost to Brittle Bones 临床试验 (BOOST2B-NCT04623606)，其中将瑞典制造的胎儿肝脏来源的MSC给予患有严重OI的儿童。 BOOST2B和TERCELOI试验在研究设计上有相似之处，也有不同之处。

TERCELOI试验研究了对较大儿童（6岁和8岁）的影响，这些儿童每隔5-6个月接受5剂来自HLA匹配兄弟姐妹的骨髓衍生间充质干细胞（4×10⁶个细胞/kg）。虽然这两项试验都探讨了多次静脉注射MSC对 COL1A1/COL1A2异常的OI儿童的影响，但BOOST2B试验除了四剂静脉注射MSC（3×10⁶个细胞/kg）之外，还检查了骨内注射（0.4×10⁶个细胞/千克）在所有四个下肢长骨中。此外，在BOOST2B试验中，MSC来源于妊娠早期的胎儿肝组织（妊娠早期的造血器官），没有HLA匹配，四剂间隔四个月给1岁的儿童注射–4年。最后，与TERCELOI不同，BOOST2B试验需要在MSC给药之前开始使用双磷酸盐。

BOOST2B试验中的第一个病例显示生长率从每月0.92%增加到1.4%，使孩子在第一次静脉内和骨内剂量完全注射后四个月就跃升至生长图表中较高的第三个百分位（图1）。 HLA不匹配（0/6位点）MSC。接受者被诊断患有由COL1A1基因甘氨酸取代突变引起的严重成骨不全症，并且在给予MSC之前或之后没有接受任何免疫抑制。与TERCELOI作者的假设相反，即多次MSC给药需要HLA匹配，在MSC给药之前，针对HLA和其他非供体特异性抗体的两种临界升高的供体特异性抗体（MFI834和843）已降低至微不足道的水平在所述儿童第一次MSC给药后。

为了获得进一步的了解，我们在BOOST2B试验中将首次给药前收集的血清与不同时期的供体MSC一起孵育后进行了单抗原珠测定。供体特异性抗体的显着明显下降提出了一种可能性，即这可能是继发于间充质干细胞吸附抗体的现象，从而导致了患者观察到的现象。尽管两项试验使用了不同来源的间充质干细胞，但无论其来源如何（例如骨髓或胎儿肝脏），HLA都将保持相同，因为所测试的HLA位点是相同的。然而，胎儿和成人MSC之间的HLA抗原表达水平可能有所不同并且前者的HLA表达较低。所有试验均未包括使用免疫抑制剂。

印度儿科学会和世界卫生组织生长图表上绘制了（蓝色）从第0次到第5次就诊期间 (A) 身高和 (B) 体重的增加情况。红线表示第三个百分位数，其余曲线对应于第10、25、50、75、90和97个百分位数。访视4表示首次施用MSC（绿色箭头）。第5次就诊是指首次注射MSC后4个月

接下来，TERCELOI 研究中用于评估骨小梁微观结构的放射线照相数据使用了支持信息中未描述的技术，并且该技术未经过验证或不适合儿科骨质疏松症。所提供的参考文献与绵羊胫骨和患有骨质疏松症的成年女性股骨有关，考虑到其动态Z分数，未针对下股骨的儿科X线照片进行验证。 Elizabeth Szalay描述的用于股骨远端和腰椎的双能X射线吸收测定法 (DEXA) 可以为儿科年龄组的下肢骨小梁变化提供更合适的评估。股骨下部DEXA在这些儿童中具有显着优势，因为它比股骨远端或颈更容易定位和评估。此外，在单个图像中，可以描绘干骺端松质骨（较新）、过渡骨和皮质（较旧）骨的密度。

最后，通过研究骨形成标志物（如血清特异性碱性磷酸酶、骨钙素、I型前胶原前肽浓度）的变化来研究骨代谢，可以从生化角度支持体内促成骨刺激评估；以及骨吸收标志物，例如C端端肽(CTX)和N端端肽(NTX)。其他可能有助于治疗效果的旁分泌机制包括外泌体/细胞外囊泡、miRNA、细胞因子和生长因子，它们在调节免疫系统和参与分化过程中发挥关键作用，这取决于促炎环境（图2）。

结论

总之，我们在这里提供了正在进行的BOOST2B临床试验的观察结果，以加强最近TERCELOI试验的临床报告。胎儿间充质干细胞的使用和额外的骨内给药途径可能会增加营养效应，因为通过这种途径给药的细胞会绕过肺滤过，到达其支持性龛位，从而促进细胞移植，并在那里增殖和分化。

我们认为，间充质干细胞移植对OI的影响仍缺乏证据，只有通过对接受治疗的儿童骨骼进行免疫组织学检查，证明细胞外基质的质量发生了实际变化，才能证明间充质干细胞移植对OI的影响，而这可能只有在非OI供体间充质干细胞成功移植后才能实现。

参考资料：Ramesh S, Rose D, Götherström C, Madhuri V. Trophic effects of multiple administration of mesenchymal stem cells in children with osteogenesis imperfecta. Clin Transl Med. 2021; 11:e385. https://doi.org/10.1002/ctm2.385

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