干细胞治疗类风湿关节炎目前要解决哪些问题？

类风湿性关节炎 (RA) 是一种高度流行的慢性进行性自身免疫性疾病，主要影响关节和肌肉。相关的炎症、疼痛和运动受限会对患者的生活质量 (QOL) 产生负面影响，甚至可能导致过早死亡。此外，诸如抗炎药物之类的常规治疗仅是对症治疗。

近日，琉球大学医学研究生院整形与重建外科在国际医学期刊《细胞》上发表了一篇《间充质干细胞治疗类风湿关节炎的可能性和挑战》的综述，这篇综述描述了间充质干细胞疗法在治疗类风湿关节炎的现状以及更广泛的临床应用的机遇和挑战。

什么是类风湿关节炎，类风湿关节炎的发病原因

类风湿性关节炎（RA）是一种慢性全身性自身免疫性疾病，其典型特征是滑膜炎症、软骨和骨破坏以及进行性关节畸形。它与骨关节炎在病因、病程、症状特征、典型的身体部位和临床治疗等方面都有所不同。进行性RA患者更容易过早死亡（75岁之前），主要死于心血管和肺部疾病。疾病早期主要影响滑膜关节，但最终会扩散到肺部、血管和身体其他部位。此外，RA是最常见的自身免疫性疾病之一，2002年全球发病率估计为0.5-1.0%。女性发病率高于男性（4:1），发病高峰期在40至60岁之间。因此，RA严重降低长期生活质量（QOL），尤其是女性患者，需要长期的临床治疗。

越来越多的证据表明，显性RA的病因病理涉及先天性和适应性免疫系统功能障碍导致的慢性炎症，包括对自身抗原的免疫反应、细胞因子信号网络异常以及免疫复合物的补体激活。最近的报道表明，疾病其他阶段（如早期和难治性阶段）的病理过程可能并非完全由免疫功能失调引起。相反，早期RA很可能是由抗瓜氨酸蛋白抗体（ACPA）通过白细胞介素（IL）/T辅助细胞（Th）细胞因子途径触发的，而难治性RA更可能是由于细胞自主遗传和表观遗传扰乱，涉及慢性炎症后滑膜细胞中转化的细胞死亡途径（见图1）。

在阐明明显的RA病因病理学方面已经取得了实质性进展，特别是先天性和适应性免疫系统功能障碍对慢性炎症的影响。尽管发病和进展的确切机制仍然难以捉摸，但新药物靶点的发现、早期诊断和新的靶向治疗已大大改善了RA患者的预后和生活质量。然而，相当一部分患者出现严重的不良反应，表现出较差的反应，或不能耐受长期使用这些药物，需要更有效和更安全的治疗替代方案。越来越多的临床前和临床证据表明，间充质干细胞移植是控制慢性炎症和促进包括RA在内的难治性疾病患者组织再生的安全有效的治疗策略。

间充质干细胞恢复健康的能力

间充质干细胞是一种多能成人或体细胞干细胞群，长期以来一直用于临床前研究，最近各种间充质干细胞在临床试验中显示出前景。

间充质干细胞避免了与获取人类ESCs相关的伦理问题，而且可以从患者身上获取，用于个性化治疗。此外，这些细胞可分化成中胚层来源的多种细胞类型，包括骨细胞、软骨细胞、心肌细胞和脂肪细胞，因此在治疗某些骨关节疾病（如RA）时，它们可能是iPSCs的一种同样可行的替代品。此外，间充质干细胞还具有其他临床应用的理想特性，包括低免疫原性、强免疫调节能力以及抗炎、促血管生成和抗细胞凋亡活性。此外，间充质干细胞治疗还具有成本效益，因为这些细胞可根据最终应用的不同从多种组织中提取。由于不同来源的间充质干细胞具有不同的分化潜能谱，因此特定组织是治疗RA的首选（表1）。

表1：来自四种常见来源组织的MSC的特性，用于治疗关节炎疾病。

间充质干细胞的免疫调节和抗炎能力对于有效治疗自身免疫性疾病和慢性炎症性疾病至关重要。

间充质干细胞治疗类风湿关节炎的机制

MSC的愈合特性直接受到组织微环境中炎症水平的影响（表2），这表明免疫细胞功能是MSC的主要治疗靶点。潜在的治疗机制包括EV和其他可溶性因子的旁分泌活性，以及通过细胞与细胞接触的直接调节。

表2：炎症微环境对MSC免疫调节潜力的影响。

间充质干细胞治疗类风湿关节炎的优点

使用MSC进行基于细胞的RA治疗引起了人们的浓厚兴趣，因为这些细胞具有调节多种基本细胞功能的能力，并且由于MHCI类表达极少以及缺乏MHCII类和共刺激分子CD40、CD80和CD86而导致固有的低免疫原性。因此，临床研究的数量在过去十年中增加了大约四倍，尽管只有不到10%是III期或IV期试验。
间充质干细胞治疗类风湿关节炎的临床试验

通过搜索各种试验注册中心和互联网站点，发现了几项基于MSC的 RA 疗法临床试验（表3）。其中，UC-MSC是最常见的细胞类型，其次是 AD-MSC和BM-MSC。最多的试验是在美国进行的，其次是中国、韩国和欧盟。其余的研究是在伊朗、约旦和巴拿马进行的。早期试验（I期和II期）占总数的80%以上。

2010年，在韩国的一项试点试验（2010年）招募了10名自身免疫性疾病患者，其中4名患有RA。自体AD-MSC经扩增可多次输注，每位患者的剂量范围为2×108至3.5×108个细胞。该试验观察到了临床益处，一个月内安全施用了多达8×108个细胞。

2012年，在中国的另一项试验中，四名RA患者通过静脉 (IV) 输注接受同种异体MSC。尽管没有达到缓解，但三名患者在几个月内表现出中等反应。

2017年，西班牙的一项随机试验 (NCT01663116) 涉及53名难治性RA患者，他们接受了不同剂量的同种异体扩增ADMSC (eASC)。经过6个月的监测，观察到了有希望的结果。RA患者静脉输注Cx611耐受性良好，无剂量相关毒性。与安慰剂组相比，观察到基于EULAR标准、DAS28-ESR和CRP的阳性反应长达三个月。然而，RA患者的难治性特征可能限制了MSC治疗的有益效果。该试验没有观察到T细胞群的显着变化或不良临床后果，但19%的患者产生了MSC特异性抗HLA-I抗体。

2018年，Kang Stem Biotech资助了韩国的两项试验（CURE-IV和FURESTEM-RA）。这些试验涉及接受同种异体UCB-MSC的初治RA患者。I期试验 (NCT02221258) 显示没有严重的不良事件、疾病活动指标的改善以及炎症细胞因子水平的降低。然而，局限性包括样本量小和随访时间短。一项为期5年的观察性研究正在进行中，一项I/IIa期随机双盲安慰剂对照试验 (NCT03618784) 目前正在进行中。

2018年，在中国大坪医院，53名难治性RA患者接受了单剂量静脉注射异体UC-间充质干细胞（ChiCTR-ONC-16008770）。治疗过程中未出现严重急性不良反应，临床安全性和有效性均得到证实。与对照组相比，约54%的间充质干细胞治疗患者出现了良好或中度反应，46%的患者没有临床反应。观察到了短暂的疗效，建议继续输注间充质干细胞以获得持续疗效。血清IFN-γ水平与临床疗效相关，可作为一种预测性生物标志物。

2019年，在中国人民解放军空军医院，172名RA患者接受了单次静脉注射同种异体UC-MSC(NCT01547091)。未报告严重不良反应，根据ACR标准、DAS-28、ESR、HAQ和炎症标志物减少观察到显着缓解。与对照组相比，在短期（长达8个月）和长期（长达3年）中观察到了有益效果。

表3.全球范围内针对RA进行的细胞疗法的临床研究。

Allo，同种异体；自体的，自体的；ChiCTR-INR，中国登记处，“ www.Chictr.org ”；访问日期：2023年6月23日；EudraCT，欧盟药物监管机构临床试验数据库；IA，关节内；IV，静脉注射；MPC，多能祖细胞；NCT，国家临床试验；UC，脐带

目前，基于间充质干细胞治疗RA的几项临床试验正在进行中，每项试验都有不同的MHC背景、组织来源和细胞剂量。这些试验包括异体和自体两种方法，其中脐带组织是最常见的来源。

这些正在进行的试验包括巴拿马干细胞研究所（NCT01985464）Wang等人的一项研究，该研究使用异体UC间充质干细胞治疗20名DMARD抗性RA患者。该试验旨在评估一年后的不良反应、生物学疗效和免疫学参数。

另一项试验（NCT03067870）由约旦的阿拉伯干细胞组织赞助，于2016年启动，旨在评估自体BM-间充质干细胞治疗RA患者的安全性和疗效。该研究计划招募100名患者，使用一个月的VAS评分和六个月的WOMAC评分及影像学检查监测系统疗效，以评估关节再生潜力。

中国西京医院的一项多中心试验（NCT03798028）于2019年1月启动，招募患有中度或重度RA以及贫血和/或间质性肺病的成年RA患者。该试验旨在评估异体UCB间充质干细胞24周的安全性和疗效。

2017年，美国俄亥俄州克利夫兰MetroHealth医学中心开始了一项概念验证I期试验（NCT03186417）。该研究旨在招募20名新诊断的RA患者，使用患者报告结果测量信息系统计算机适应性测试（PROMIS CAT）、患者指数数据常规评估3（RAPID3）问卷和DAS28-CRP，评估异体BM-MSCs24个月的安全性和有效性。

2018年，Kang Stem Biotech Co.Ltd.在韩国启动了一项I/IIa期RA试验（NCT03618784），以评估静脉注射异体UC-MSCs对33名难治或不耐受RA患者的疗效。该研究使用各种评分系统和细胞因子水平分析对患者进行为期16周的监测。

美国德克萨斯州的Hope Biosciences自2018年以来一直在进行一项I/II期试验（NCT03691909），以评估自体ADMSCs在RA患者中的安全性和有效性。该试验正在评估长达12个月的多种因素。

美国加利福尼亚州的Baylx公司最近启动了一项I期试验（NCT03828344），以评估异体UC-MSCs在难治性RA患者中的安全性和效果。该试验评估多个标准，预计将于2022年9月完成。

最后，位于美国德克萨斯州休斯敦的Celltex Therapeutics公司目前正在进行一项I/IIa期试验（NCT04170426），招募患者使用自体 ADMSCs治疗DMARD难治性RA患者。该试验预计于2023年12月完成。

加强基于间充质干细胞治疗类风湿关节炎的挑战与策略

间充质干细胞是治疗包括RA在内的多种疾病的一种很有前景的方法。然而，要优化基于间充质干细胞的疗法，还需要应对一些挑战。这些挑战来自多种因素，如间充质干细胞的来源组织、供体性别、年龄、健康状况和/或病史，以及组织的处理、培养条件、细胞的冷冻和解冻以及给药途径。这些因素极大地影响了间充质干细胞疗法的效果，亟待优化。

首先，供体的健康状况会影响所获间叶干细胞的各个方面，包括其数量、质量、再生潜力、免疫调节能力和分泌组，因为年龄、炎症/代谢状态、药物/治疗和感染性疾病等因素会改变间充质干细胞的特性，从而导致间叶干细胞在表面标志物、分化能力和生理功能方面存在显著的异质性。为了提高迁移率，人们对表达特定趋化因子受体的间充质干细胞进行了基因改造，而输送途径的选择也会影响其归巢和旁分泌功能。

另一个挑战是间充质干细胞的扩增能力有限，因此难以获得足够数量的细胞用于临床试验。延长培养时间和增加传代次数会导致增殖减少、形态改变和活力受损。因此，优化培养条件和开发可扩展的生产工艺对克服这一限制至关重要。

与特定间充质干细胞组织来源（如UCB-间充质干细胞）相关的安全问题也需要解决。染色体异常和潜在致瘤性已有报道，因此必须努力确保基于间充质干细胞疗法的安全性。从UCB间充质干细胞中克隆单个细胞和使用特异性抗原进行细胞分离的方法已得到探索，但普遍接受的培养方案尚未确定。遵守GMP至关重要，使用生物反应器和自动化系统可为大规模生产提供受控环境和更高的可扩展性。此外，目前正在开发冷冻保存技术，以提高细胞的长期存活率，并方便储存和运输。

为了优化间充质干细胞疗法，人们研究了各种策略。生物材料策略旨在改善间充质干细胞的功能，但可能会引发免疫反应。间充质干细胞衍生的EVs已在临床试验中显示出前景，人工智能（AI）和工程化EVs领域为推动间充质干细胞治疗提供了令人兴奋的前景。人工智能可加速药物开发并提高对间叶干细胞疗法的认识，而工程化的间叶干细胞-EVs则可进行修饰以提高治疗潜力。

就RA而言，已探索出多种策略来增强间充质干细胞的治疗效果。这些策略包括共培养方法、生长因子、细胞因子、受体激动剂、缺氧、自噬和基因修饰。针对免疫受体激动剂（如 TLR3和TLR4）的研究显示，细胞特性和免疫调节功能均有所改善。用咖啡因预处理间充质干细胞可减少促炎细胞因子的产生并改善疾病状态。缺氧和自噬条件已显示出在增加间充质干细胞的免疫功能方面的应用前景。

总结

主要在过去十年中进行的大量研究为基于间充质干细胞的RA疗法的有效性和安全性提供了令人鼓舞的证据。

总的来说，间充质干细胞（MSCs）治疗类风湿性关节炎（RA）的机制在于两点：1）免疫调节。抑制免疫反应，消除炎症，促进Treg细胞恢复到正常水平，从而维持免疫的平衡；2）组织修复。在免疫调节的基础上，促进软骨细胞和成骨细胞的增殖，抑制破骨细胞的活性，从而促进软骨再生和破损骨组织的修复。

已经破坏和变形了的关节，干细胞也不能让它恢复原来健康的模样，但是干细胞在改善疼痛和阻断恶化方面效果显著。

相信在生物医疗技术的推动下，干细胞终将突破种种难关，克服类风湿关节炎，为广大患者群体带来福音。

参考资料：Shimizu Y, Ntege EH, Azuma C, Uehara F, Toma T, Higa K, Yabiku H, Matsuura N, Inoue Y, Sunami H. Management of Rheumatoid Arthritis: Possibilities and Challenges of Mesenchymal Stromal/Stem Cell-Based Therapies. Cells. 2023; 12(14):1905. https://doi.org/10.3390/cells12141905。

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