间充质干细胞移植治疗难治性新生儿疾病的临床试验

最近在新生儿重症监护方面取得了进展，但各种新生儿疾病，包括极早产儿的支气管肺发育不良 (BPD) 和脑室内出血 (IVH) 以及晚期早产儿和足月新生儿的缺氧缺血性脑病 (HIE)，仍然是导致死亡和死亡的主要原因发病率。由于没有针对这些疾病的有效治疗方式，因此开发新的、安全且有效的疗法来改善这些顽固和破坏性新生儿疾病的结果是一个紧迫而重要的问题。

间充质干细胞 (MSC) 移植已成为一种新的有前途的治疗策略，用于治疗具有复杂多因素病因的顽固性和破坏性新生儿疾病，包括支气管肺发育不良 (BPD)、脑室内出血 (IVH) 和缺氧缺血性脑病 (HIE) 。

为了应对炎症和有害环境，MSCs分泌各种旁分泌因子，这些因子具有多种修复功能，包括发挥抗炎、抗氧化、抗凋亡和抗纤维化作用，以增强受损细胞和组织的再生。

在这篇综述中，韩国首尔成均馆大学医学院三星医疗中心儿科总结了干细胞研究的最新进展，重点关注MSCs在预防和治疗新生儿BPD、IVH和HIE中的应用，特别强调临床前和临床数据。

间充质干细胞移植治疗作用的机制

间充质干细胞的治疗作用的机制需要进一步阐明。最初的假设，即间充质干细胞可能分化成修复性后代，已被普遍拒绝。相反，间充质干细胞作用的主要治疗机制被认为涉及执行修复功能的旁分泌因子，协调针对损伤的内源性修复，相当多的研究表明，间充质干细胞分泌广泛的生长因子和细胞因子，具有直接的免疫调节作用。这些是具有复杂货物的膜结合载体的异质集合，包括蛋白质、脂质和核酸，它们向其他细胞传递信号并改变其功能。

局部或全身移植的间充质干细胞用于治疗各种损伤，通过分泌可溶性旁分泌分子和EVs（或外泌体）或将线粒体从间充质干细胞转移到宿主细胞，发挥抗炎、抗凋亡、抗氧化、抗纤维化、抗菌和稳定通透性的作用。

考虑到上述发现，移植的间充质干细胞被认为是作为一个 “旁分泌因子工厂”，对当地微环境和损伤部位的线索进行感应和反应，并分泌多种旁分泌因子，发挥多种修复功能，包括发挥抗炎、抗凋亡、抗氧化、抗纤维化和抗菌作用。这与药物治疗形成鲜明对比，后者是以特定剂量提供单一药剂。

鉴于间充质干细胞对旁分泌因子的这些有利影响，并得到临床前研究的支持，几个临床试验调查间充质干细胞作为棘手的新生儿疾病的新治疗选择，已经完成或正在进行。

间充质干细胞疗法的优化

最佳细胞来源

已在广泛的成人和出生相关或围产期组织中发现MSC，包括骨髓、脂肪、胎盘、羊水、沃顿冻和脐带血（UCB）。与从成人脂肪或骨髓获得的间充质干细胞相比，来源于出生相关妊娠组织，如UCB，沃顿氏果冻和胎盘的间充质干细胞显示出增加的趋化因子、促炎症蛋白和生长因子的分泌，以及更高的细胞增殖率。

我们临床研究发现UCB来源的间充质干细胞在改善肺部损伤方面的疗效优于脂肪组织来源的间充质干细胞或单核细胞。因此，出生相关组织可能被视为一个有前途的间充质干细胞来源，可用于新生儿疾病的临床治疗。

最佳给药途径

为了确定新生儿疾病干细胞治疗的给药途径，已经考虑了全身途径，如静脉内或腹膜内，以及局部途径，如气管内、鼻内和脑室内。当肺部被靶向时，干细胞治疗的全身静脉内途径简单、方便且合适，因为静脉内给药的细胞最初保留在肺部。

然而，与局部移植途径相比，全身静脉途径存在一些缺点，包括肺栓塞的可能性、非特异性损伤部位靶向以及无法穿过完整的血脑屏障。

在我们之前使用BPD动物模型的研究中，尽管MSCs的剂量高出五倍，但全身注射后的治疗效果低于局部气管内注射。综上所述，这些发现表明供体细胞与宿主损伤部位的接近程度可能会影响MSCs的治疗效果。因此，局部注射可能是MSC移植治疗新生儿疾病的首选途径。（而不是全身注射）

间充质干细胞注射的最佳时机

临床转化中的另一个重要问题是确定MSC注射的最佳时间。在先前使用BPD和IVH大鼠模型的研究中，在炎症反应高峰的早期急性期移植MSC显示出优于炎症反应逐渐消退的晚期移植的治疗效果。与晚期注射相比，早期注射MSCs诱导高氧肺损伤动物模型中VEGF和HGF等生长因子的表达上调并在新生IVH幼鼠模型中下调炎性细胞因子的表达，包括IL-1α/β、IL-6和TNF-α。为了应对炎症环境，MSCs会产生调节免疫反应的可溶性有益因子。这种在损伤后急性炎症高峰期早期移植的时机可能会诱导MSCs产生更好的治疗效果，包括增强的旁分泌能力。因此，为了获得更好的治疗效果，可能需要在损伤后立即移植MSC。

最佳间充质干细胞剂量

捐赠的间充质干细胞在BSD、 IVH、或HIE的不同动物模型中的治疗效果有很大的差异，这些都是基于移植的时间和途径。因此，在确定最佳治疗效果的间充质干细胞的最佳剂量时，应考虑到间充质干细胞移植的具体时间和途径。

细胞预处理

通过在体外暴露于各种刺激，包括缺氧、生长因子、激素和特定的药物制剂，对间充质干细胞进行预处理，可以增强其分泌的旁分泌因子；营养、免疫调节、抗凋亡和促进血管生成的作用；因此，它们对各种损伤的治疗潜力。我们还表明，对沃顿果冻衍生的间充质干细胞进行凝血酶预处理，可以提高间充质干细胞对严重HIE的治疗效果。

间充质干细胞治疗BPD、IVH、HIE临床试验报道

干细胞治疗支气管肺发育不良 (BPD)

尽管目前正在进行多项MSC治疗BPD的临床试验，但迄今为止已经完成并报告了两项早产儿BPD的MSC移植临床试验。

2014年，我们开展了新生儿干细胞移植的首次人体I期临床试验，其中单剂量的同种异体人类UCB衍生的MSCs被气管内移植到九名极早产儿中，平均胎龄为25.3±0.9周，出生体重为793±127g，出生后平均天数为10.4±2.6。这项使用1×107或2×107个细胞/kg的剂量递增研究表明该程序安全可行，没有出现严重的不良事件。在随后的两年随访研究中，没有报告不良的呼吸、生长或神经发育结果。

2019年，在美国进行了一项使用气管内UCB-MSC移植的类似1期剂量递增研究，其中12名妊娠28周前出生的极低出生体重婴儿对治疗的耐受性良好。

2018年，一项与该试验相关的案例研究报告称，在两名患有严重和确诊BPD的婴儿中重复静脉注射骨髓来源的MSC可导致促炎生物标志物水平降低，而不会发生不良事件。

2018年，在另一项1期临床试验是在6名已确诊BPD的极低出生体重婴儿中进行的，使用的剂量为1×106人羊膜上皮细胞/kg。这些具有干细胞样特征的细胞的静脉内移植具有良好的耐受性，除了在其中一名婴儿中观察到的肺栓塞事件，这导致使用替代给药方法。一项为期两年的随访研究报告没有发生长期不良事件。

干细胞治疗脑室内出血 (IVH)

2018年，对于IVH，仅进行了一项干细胞移植的1期临床试验。在这项研究中，9名平均胎龄为26.1±0.7周、出生体重为808±85g、被诊断患有严重IVH（4级）的早产新生儿被纳入，并注射了单剂量的同种异体UCB衍生的MSCs进入脑室内。移植在诊断后7天内进行，平均出生后第11.6±0.9天，使用5×106和1×107细胞/kg两种递增剂量的MSC。在这项研究中，没有婴儿死亡或出现与干细胞移植相关的严重不良反应。严重脑室内出血的早产儿脑室内移植间充质干细胞可能是安全可行的，值得进一步的II期研究。

干细胞治疗缺氧缺血性脑病

迄今为止，已经进行了一项使用MSCs进行HIE的临床试验，并将其报告为摘要。在这项研究中，共有6名妊娠35周后出生并接受低温治疗的 HIE新生儿被纳入。MSCs在出生后48小时内在体温过低的情况下被输注，除了一名婴儿在出生后71小时接受了细胞，还有两名婴儿在2个月时接受了第二剂MSCs。每次静脉输注2×106个细胞/kg的同种异体脐带组织来源的MSCs 。然而，接受这些MSCs的婴儿在重新加热后仍然没有症状，没有婴儿表现出与MSC相关的输注反应；除上述研究外，还报道了一项使用脐带血治疗的临床试验。

在脐带血治疗HIE中，2020年日本科学家发表在Scientific Reports期刊中的《自体脐带血治疗HIE的可行性和安全性初步研究》（Autologous cord blood cell therapy for neonatal hypoxic-ischaemic encephalopathy: a pilot study for feasibility and safety）一文，该研究方案，自体脐带血均在72小时内进行了回输。

结果显示，入组的6名HIE患儿，自体脐带血回输30天后，全部摆脱了循环和呼吸支持；18个月后，4名婴儿神经功能发育正常且没有任何损伤，另2名婴儿也延迟了脑瘫的发生。

截至目前，相当多的文献资料和临床研究报道了使用脐带血回输疗法治疗HIE。自体脐带血回输治疗HIE安全且有效，又因其感染和免疫排斥风险低等优势，一直备受国内外专家认可。

结论

改善患有顽固性新生儿疾病的新生儿和早产儿的结局具有挑战性，因为这些疾病发生在未成熟和发育中的器官中，并且具有复杂的潜在病理生理损伤机制。因此，与改变或控制单一通路的单一药物治疗的效果不同，MSC治疗通过各种旁分泌和免疫调节作用调节多个通路，可能是这些新生儿疾病的一种有前途的新治疗方式。

随着越来越多的临床前证据证明间充质干细胞治疗新生儿疾病的作用，针对每种疾病的几项早期临床试验最近已经完成，显示出这种疗法的安全性和可行性令人鼓舞的积极结果。所以，MSC治疗有望在这些难治性新生儿疾病的治疗中引发新的范式转变。

参考资料：主要参考文献省略（可后台留言获取）

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