干细胞移植治疗肝病：进展和挑战

肝病是导致死亡和残疾的重要原因。干细胞具有自我更新、高增殖和多向分化潜能的特点，已被用于治疗越来越多的疾病，包括中枢神经系统疾病、黄斑变性、糖尿病和肿瘤。

目前，越来越多的证据表明，干细胞的免疫调节和分化特性在肝脏再生和修复中发挥着重要作用。虽然目前大部分研究仅限于细胞和动物研究，临床转化仍需多次试验，但随着研究技术和内容的丰富和深入，干细胞有望转化肝病尤其是终末期肝病的治疗。本文就相关干细胞的分类、肝病治疗等方面的最新研究进展作一综述。

用于治疗肝脏疾病的干细胞有哪些？

目前的研究表明，多种干细胞可以改善肝损伤并可用于治疗肝病，包括间充质干细胞（MSCs）、肝干细胞（LSCs）、胚胎干细胞（ESCs）、诱导多能干细胞（iPSCs） ), 和外周血干细胞 (PBSCs) (表格1)。

间充质干细胞 (MSCs) 的特征

MSC 是从骨髓、脂肪组织、脐带血、胎盘和其他组织中分离出来的多能干细胞。间充质干细胞属于成体干细胞。MSCs因其来源广泛、免疫原性低、具有自我增殖和分化能力，可治疗多种疾病。骨髓间充质干细胞（BM-BMSCs）、脂肪间充质干细胞（AD-MSCs）、脐带间充质干细胞（UC-MSCs）在肝病基础和临床方面的研究较多。MSCs在体内外特定诱导条件下可分化为各种成体成熟细胞。

许多研究表明，MSCs在生长因子、细胞因子、肝细胞或非实质肝细胞的作用下可分化为肝样细胞，并参与肝脏的免疫调节、细胞增殖和损伤修复。疾病。MSCs来源丰富，易于获得和培养，免疫原性低。基于这些优势，MSCs有望成为肝脏疾病干细胞研究的理想种子细胞来源。

肝干细胞 (LSC) 的特征

LSCs是在肝脏中发现的成体干细胞，主要包括肝卵圆细胞（HOC）和小肝细胞样祖细胞（SHPC）。HOC呈椭圆形、小胞体、大核、小胞质，可双向分化为肝细胞或胆管上皮细胞。SHPC的形态介于干细胞和胆管细胞之间。通常，成年HOC会分化为SHPC，然后分化为成熟肝细胞。大多数学者认为LSCs位于门静脉周围和终末胆管的Hering管内。

最近，一项研究发现，在肝小叶的中央静脉附近存在大量增殖和自我更新的细胞。这些细胞可以分化成肝细胞，并在稳态更新过程中取代肝小叶沿线的所有肝细胞。肝干细胞因其定向分化为肝细胞或胆管细胞以及缺乏伦理问题而成为治疗肝病的理想选择。

诱导多能干细胞 (iPSC) 的特性

iPSC是具有干细胞特征的干细胞，是从病毒载体重编程的成体细胞中获得的。它们具有与 ESC 相似的功能，但同时绕过了ESC的伦理争议和免疫排斥。有学者认为iPSCs具有重编程、高度自我更新、多向分化等特点，增加了突变和致瘤的风险。

最近，基于经典iPSC重编程开发了一种称为谱系重编程的新编程技术，它绕过 iPSC 实现细胞类型在谱系内或谱系间的转换。通过这项技术，王云芳团队使用小分子化合物而非转录因子将消化道上皮细胞重编程为人诱导内胚层祖细胞（hiEndoPCs）。hiEndoPCs可在体外分化成成熟肝细胞并整合到实验小鼠的肝脏中，为治疗肝病尤其是终末期肝病提供了更安全、更有效的种子细胞来源。

胚胎干细胞 (ESC) 的特征

从受精卵内胚层获得的胚胎干细胞高度未分化，是增殖能力最强的多能干细胞。来自京都大学和国家儿童健康与发展中心 (NCCHD) 的两个小组建立了一种新的胚胎干细胞衍生/培养系统。现在有十二个 ESC 可用于工业和临床适用的再生医疗产品。胚胎干细胞无限的增殖能力和分化潜能在肝病领域具有很高的基础和临床研究价值。然而，胚胎干细胞的伦理和法律争议、免疫排斥和致瘤风险限制了其在治疗临床疾病方面的研究和应用。

外周血干细胞（PBSCs）的特征

PBSC是外周血中唯一的CD34+细胞。正常情况下，PBSCs的数量很少，但在集落刺激因子动员后迅速增加。PBSCs采集后可用于治疗疾病，尤其是血液病。最近，显示PBSCs也可用于治疗肝损伤。然而，关于PBSCs治疗肝脏疾病的具体机制和稳定性的研究还很少。PBSCs是否是理想的细胞来源还有待进一步验证。

干细胞治疗与肝病

肝衰竭

肝衰竭是各种原因引起的严重肝功能障碍或失代偿的临床综合征，死亡率极高。目前，肝移植是唯一有效的方法。然而，肝移植受限于肝源、成本和移植后的免疫排斥反应，迫切需要寻找新的有效治疗方法。

干细胞因其有自我更新和分化潜能，为治疗肝衰竭提供了新的方向。最近，许多相关研究被报道。意大利研究人员首次报道，人类肝干细胞被用于治疗LPS/D-半乳糖诱发的暴发性肝衰竭小鼠模型。人肝干细胞可减轻模型小鼠肝细胞凋亡，促进肝细胞增殖，从而起到保护作用。

国内一项研究通过人BM-MSCs肝内移植成功治疗了大型动物（猪）暴发性肝衰竭模型，其间采用大规模抗体芯片、全基因测序、蛋白谱分析等新技术解释了人BM-MSC与宿主之间的相互作用。结果表明，干细胞植入可显着抑制暴发性肝衰竭致死性细胞因子风暴。旁分泌抑制炎症介质的分泌，调节免疫反应，减轻肝损伤，最终促进肝再生和修复，揭示δ样配体4（DLL4）分子在干细胞移植后肝组织修复中发挥重要作用。

关于慢性肝衰竭 (ACLF) 患者干细胞治疗的研究越来越多。最近，一项随机对照试验证明，向HBV-ACLF患者输注间充质干细胞可以通过改善肝功能和减少感染等并发症来降低死亡率。I期研究表明，粒细胞集落刺激因子（G-CSF）动员后外周血CD34⁺细胞可改善慢性肝衰竭患者输注PBSCs后的血清胆红素和白蛋白，且无特异性副作用对程序进行了观察。

比利时生物科技公司Promethera在2019年欧洲肝脏研究协会 (EASL) 年会上展示了其肝干细胞 (LSCs) IIa期临床试验结果。LSCs被静脉输注到12名急性发作的患者中。慢性肝功能衰竭 (ACLF) 和7名急性失代偿性肝病 (AD) 患者。初步数据显示，LSCs可改善肝功能，无明显副作用。

综上所述，干细胞移植改善肝功能衰竭的主要可能机制包括分化增殖为肝细胞发挥替代作用、与宿主肝细胞融合、免疫调节、促进残余肝细胞增殖和组织修复等。

肝硬化

我国肝硬化发病率逐年上升，失代偿患者药物治疗效果差。近年来，干细胞移植治疗肝硬化也取得了初步成果。

在一项多中心、随机对照研究中，72名酒精性肝硬化患者接受了BM-MSCs自体动脉输注治疗。观察到BM-MSCs可以在组织学水平上改善肝纤维化和肝功能，并被证明是安全的。在对失代偿期肝硬化患者的长期分析中，与对照组相比，自体PBSCs移植显着提高了长期生存率，并且没有增加肝细胞癌的风险。

最近，一项基于中国人群的符合PRISMA标准的荟萃分析发现，经肝动脉自体骨髓干细胞移植治疗乙型肝炎病毒相关性肝硬化是安全有效的，不会引起严重的不良事件。其可能机制是干细胞移植可以刺激肝细胞增殖，修复受损肝组织，减少组织胶原沉积，抑制肝纤维化，减少并发症，提高生存时间。

肝细胞癌 (HCC)

关于干细胞治疗肝细胞癌的研究越来越多。日本的一项研究表明，干扰素-β (IFN-β) 具有抗癌作用。但由于其体外灭活速度快，组织渗透性差，未能广泛应用。源自人多能干细胞的iPS细胞来源的骨髓系细胞骨髓细胞 (iPS-ML) 可用于表达IFN-β。将iPS-ML腹腔注射入肝癌小鼠模型后，可减缓肿瘤进展，延长小鼠生存时间。iPS-ML可用作药物输送系统，可能对肝癌患者具有治疗价值。

非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD)

近20年来，NAFLD的发病率急剧上升，严重危害人类健康。除了控制饮食、运动、降血脂外，国内外尚缺乏特效药。最近的实验研究表明，干细胞移植可以改善非酒精性脂肪肝。从大鼠脂肪组织中分离出的 AD-MSCs通过门静脉移植到高脂饮食诱导的NAFLD大鼠体内。与对照组相比，模型大鼠肝脏组织病理学显示肝损伤减轻，脂质蓄积减少。血清促炎因子如肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-6下调，即通过改善肝功能、促进脂质代谢、降低氧化应激来帮助逆转NAFLD。

其他研究表明，脂肪来源干细胞的外泌体可以改善肥胖小鼠的胰岛素敏感性，减少肥胖和减轻肝脏脂肪变性，主要是通过极化M2巨噬细胞和促进白色脂肪组织褐变。提示干细胞及其衍生物可能是NAFLD的一种新的潜在治疗策略。

自身免疫性肝病 (ALD)

我国ALD患病率逐年上升，临床治疗受限，部分患者对内科特异性治疗药物反应不充分。寻找新的自身免疫性肝病治疗方法一直是研究方向之一。

一项研究发现，UC-MSCs移植可以缓解对熊去氧胆酸 (UDCA) 治疗无反应的原发性胆汁性肝硬化 (PBC) 患者的疲劳和瘙痒。10例UDCA治疗无效的PBC患者，异基因骨髓间充质干细胞治疗后，外周淋巴细胞CD8⁺T细胞数量减少，CD4⁺CD25⁺Foxp3⁺T细胞增多，肝功能相应指标得到改善，治疗过程安全。MSCs可以通过激活程序性死亡-1 (programmed death-1, PD-1) 通路发挥免疫抑制作用，改善自身免疫性肝炎小鼠的肝损伤。这些研究表明，干细胞可以调节免疫反应，改善酒精性肝病的肝损伤程度。

挑战

尽管干细胞移植可能成为治疗肝病的潜在有效工具，并且已经进行了大量的体内和体外试验，但在干细胞广泛应用于临床之前，仍有一些重要的挑战需要解决。

1、干细胞的鉴定和分化是未来的一些挑战。细胞与组织分离后，诱导细胞分化为所需的细胞类型是另一个障碍。

2、细胞移植需要足够数量的细胞才能有效，因此，大规模产生功能性和可移植的肝细胞是必须面对的主要挑战。

3、虽然干细胞的免疫原性很低，但同种异体移植仍然可以引发免疫反应。如何进一步降低免疫原性也是研究人员需要探索的问题。

4、此外，目前还没有确定最佳的移植方式。理论上，将干细胞直接注入门静脉或肝动脉可能更有效。但侵入性方法可能导致出血和血栓形成，肝动脉高血压阻碍细胞有效进入肝脏。在肝硬化患者中，由于门静脉血流逆转，移植细胞可能直接进入脾脏而不是肝脏。选择最佳的移植方法仍然是今后需要解决的问题。因此，仍需进一步开展高质量的随机临床研究，以提高干细胞治疗肝病的安全性和有效性。

5、同时，需要开发患者反应预测系统以确定哪些患者将从干细胞治疗中获益最多。个性化治疗侧重于患者的具体特征，以提供最高质量的治疗，同时降低副作用的风险和无效干预的成本。因此，提高研究设计的标准化程度，建立全球多中心临床试验，将大大提高干细胞在肝病领域的临床转化应用。

结论与展望

干细胞具有许多特性，包括免疫调节、分化为肝细胞和修复受损组织。目前，已经初步证明干细胞是有效和安全的。然而，干细胞的长期疗效和安全性、干细胞发育和分化的调控机制、治疗肝病的最佳方案等尚不明确，仍有许多挑战和问题需要解决。

相信随着干细胞分离、基因编辑、干细胞培养、移植、追踪、生物人工肝、组织工程肝等干细胞相关领域的不断突破，干细胞移植终将成为现实。广泛用于临床肝病的治疗。基于外泌体的疗法避免了潜在的致瘤性、细胞排斥、栓子形成和干细胞移植的不良分化。对干细胞外泌体的深入研究有助于解释干细胞治疗的准确机制。无论是在肝病领域的研究还是应用，都是一个值得期待的好方向。这篇评论的主要描述显示在图1。

参考资料：Li S, Bi Y, Duan Z, Chang Y, Hong F, Chen Y. Stem cell transplantation for treating liver diseases: progress and remaining challenges. Am J Transl Res. 2021 May 15;13(5):3954-3966. PMID: 34149992; PMCID: PMC8205777.