四川华西医院：干细胞治疗新生儿疾病的研究进展

近日，四川大学华西第二医院新生儿科在《个性化医学杂志》发表了一篇关于干细胞治疗新生儿难治性疾病的研究进展，该综述总结了干细胞在新生儿难治性疾病中的研究进展。综述表明，干细胞因其独特的优势，特别是其抗炎、抗凋亡、减轻氧化应激、促进再生的能力，在治疗难治性新生儿疾病和改善预后方面具有广阔的前景。

介绍：1960年，美国新生儿学家Alexander Schaffer首先提出新生儿学的概念。经过60多年的儿科医学发展，早产儿、低出生体重儿的存活率有所提高。随着超声、CT、MRI、呼吸机、中心静脉导管、广谱抗生素和其他诊断技术的广泛使用，越来越多的新生儿疾病被发现，如缺氧缺血性脑病（HIE）、支气管肺发育不良（ BPD)、脑室内出血 (IVH)、坏死性小肠结肠炎 (NEC) 和早产儿视网膜病变 (ROP)。此类疾病患者往往病情严重、病程长、费用高、预后差。常规治疗下，临床医生关注的焦点是是否开辟新的轨迹。

干细胞（SC）是一种特殊类型的细胞，具有自我更新和分化的潜力。它们以未分化或分化差的状态存在，其旁分泌作用可以影响其生存的微环境，从而影响其他细胞的生物学特性。间充质干细胞（MSC）的标志物和分泌物、人多能干细胞（hPSC）的外泌体含量和分泌组如图1所示。

近年来，间充质干细胞因其来源广泛，如心肌、血管、神经、尿液、骨髓、脂肪、羊水、脐带血等，成为SC治疗的主要候选细胞。MSC独特的生物学特性——多能性、自我更新和旁分泌活性，特别是营养调节、免疫调节和迁移至损伤部位的能力——非常适合基于细胞的治疗，例如替换死亡或有缺陷的细胞，并将基因或药物作为递送剂从受损组织递送到受伤部位。因此，间充质干细胞在退行性疾病、免疫疾病、血液疾病、器官移植和再生医学方面具有巨大的应用潜力。

许多国家已经注册了数十项干细胞治疗新生儿疾病的临床试验，为早期应用提供了可能性。新生儿医学致力于通过预防并发症和改善弱势群体的神经发育来实现高质量的生存。本文旨在总结SCs和SCs衍生的外泌体在新生儿难治性疾病中的最新研究进展。此外，这篇综述还讨论了干细胞治疗当前的挑战和前景。

干细胞治疗的机制

SC治疗的机制包括抗炎和抗凋亡作用、减少氧化应激和促进再生。当身体受损或发炎时，SCs在多个组织中高水平植入的机制尚不完全清楚 。有研究人员提出，这可能与损伤组织中受体或配体的特异性表达促进SCs向损伤部位定向运输、粘附和浸润有关；损伤的修复并不完全通过运输外源细胞来替代受损细胞，还可以通过释放营养因子来改善内源性修复。多向生物调节的旁分泌机制和MSC对BPD、IVH和HIE等难治性新生儿疾病的保护作用如图2所示。

干细胞在新生儿难治性疾病中的应用

缺氧缺血性脑病（HIE)

HIE是指围产期缺氧、脑血流减少或暂停等多种因素引起的胎儿和新生儿脑损伤。目前，HIE的治疗主要涉及治疗性低温。然而，亚低温仅在严重HIE发病后6小时内有效，超过一半的儿童在积极治疗后死亡或出现严重的神经问题。因此，迫切需要寻找新的治疗方法来延长治疗窗并改善HIE的不良预后。

脑损伤可分为五个过程：能量耗竭、炎症、细胞兴奋性毒性、氧化应激和细胞凋亡。低温并不能主要通过减少能量消耗和增加细胞内钙离子水平来显着减少脑损伤。

在一项针对足月新生儿和成人中风的HIE研究中，间充质干细胞在促进神经细胞的增殖和分化以及调节或抑制小胶质细胞和T淋巴细胞的局部免疫反应方面发挥着重要作用。此外，间充质干细胞和hPSC分泌的外泌体可能是治疗神经元损伤的一种有前途的治疗方法，通过与大脑中的实质细胞相互作用，导致轴突抑制剂的表达减少和神经保护因子的产生增加，从而影响轴突生长并促进正常神经元的恢复神经功能。

干细胞移植治疗缺氧缺血性脑病的临床研究

在日本进行的一项单臂临床研究中，患者在确诊HIE后12-24、36-48 和60-72小时分别使用了不同剂量的自体hUCB-SC，并随访至出生后18个月。没有患者死亡，四名患者无明显后遗症，两名患者出现脑瘫。

事实证明，如果有足够的hUCB-SCs可用于临床，它们是安全可行的，并可降低免疫原性风险和伦理问题。不过，由于这是一项小型单臂试验，数据的代表性不足，需要更多的研究来证明SC治疗的可行性。

另一项临床研究显示，与单纯接受低体温治疗的HIE患儿相比，接受人UCB-SCs并结合低体温治疗的患儿存活率略高，且BayleyIII评分（认知、语言和运动发育）≥85（74%对41%）。间充质干细胞具有相对容易获取、免疫原性低和促进神经再生等优点，有望成为治疗HIE的最佳方法。

迄今为止，www.clinicaltrials.gov（访问日期：2023年7月20日）上仅登记了9项试验：1项已完成（NCT02287077），1项已完成招募（NCT02881970），2项正在进行但尚未完成招募（NCT04063215、NCT04261335），1项尚未完成招募（NCT05514340），3项未知（NCT01962233、NCT02854579），1项已撤销（NCT02434965）。

如何找到适合您病情的干细胞临床试验？

现有研究表明，干细胞疗法是可行和安全的；然而，入组患者人数较少，需要进行更多的三期临床试验，以获得更多数据，如长期预后和神经系统评估。干细胞在可塑性方面存在很大争议，例如，非神经系统来源的干细胞转化为神经细胞的转化率很低。干细胞迁移、增殖和分化的体外调控有待进一步解决。此外，干细胞移植治疗HIE的机制尚未完全明确，主要包括细胞替代效应、免疫调节效应和旁分泌因子效应。
脑室内出血(IVH)

极低和极低出生体重儿IVH发生率较高，介导的脑白质损伤可导致脑积水、脑瘫、智力低下等并发症。主要发病机制可能包括IVH引起的脑炎症、白质氧化应激和髓磷脂缺乏。目前，可以进行支持治疗，但没有其他预防或治疗方法。因此，有必要开发一种能够更快到达受损中枢神经系统的治疗方法，以减少炎症和星形胶质细胞增生。

间充质干细胞治疗脑室内出血的临床价值令人鼓舞。

土耳其的一份病例报告描述了一名极度早产儿（妊娠27+5周，体重950克），在癫痫完全发作（出生后6天）后出现III级颅内出血，接受了间充质干细胞治疗。用药4周后，患者的头部超声波检查结果正常。随访2年，患者总体状况良好，神经系统检查和发育正常。母乳中含有大量神经营养因子，如BDNF、胰岛素样生长因子（IGF-1）和HGF，对儿童的长期行为发育有益。

一项对患有3/4度IVH的极低出生体重儿（实验组，n=16；对照组，n=15）进行的回顾性队列研究发现，脑室内穿孔缺损（21%对58%）、进行性脑室扩张（71%对91%）和IVH后需要手术治疗的脑积水（50%对67%）的发生率均有所下降，这表明早期鼻内母乳喂养可能对早产儿的神经发育有益。

在韩国进行的一项I期单臂单中心试验（n=9，平均胎龄26.1±0.7周，平均出生体重808.85克）发现，在增加UCB间充质干细胞剂量后（前3例接受低剂量间充质干细胞，5×106cells/kg，后6例接受高剂量间充质干细胞，1.0×107cells/kg），重度IVH患儿没有出现不耐受或细胞毒性。治疗是安全可行的，但需要更多的II期临床试验样本来确定剂量、注射方法、评估标准和预后。

目前的临床治疗无法促进失去的神经再生。SC疗法是降低早产儿IVH死亡率和并发症发生率的一种很有前途的治疗方法。ESCs和iPSCs具有分化成所有器官细胞的潜力。然而，干细胞分化、迁移、与周围组织融合以及移植后干细胞终止的调控机制仍不清楚，导致其潜在的致瘤性。更重要的是，目前的研究尚未正式建立移植干细胞或其后代细胞与宿主神经元之间真正的突触联系。

临床试验注册网站上仅有三项注册临床试验，其中一项已完成上述I期临床试验（NCT02274428）。一项用鼻内母乳治疗IVH的研究（NCT04225286）和一项用间充质干细胞治疗IVH的后续研究（NCT02673788）被排除在外。还需要进一步的研究来评估最佳给药方式、剂量、持续时间、疗效和安全性。

支气管肺发育不良（BPD)

BPD被定义为出生后28天需要氧气支持，并根据妊娠36周时呼吸支持的严重程度进行分类。儿童BPD发病时，肺血管生成受损，缺乏有效的肺泡气体交换。因此，新生儿BPD的治疗不仅需要修复损伤，还需要促进肺部持续生长，以满足生长需要。因此，SC疗法可能是一种有前途的治疗选择。

BPD的主要原因包括高氧、炎症和氧化应激。间充质干细胞可以抑制肺部炎症，减轻肺损伤、肺动脉高压和肺纤维化。在BPD大鼠模型中，UC-MSC在体外减少细胞凋亡、钙蛋白酶I表达、活性氧产生以及异常弹性蛋白表达和沉积，并促进增殖、缺氧诱导因子1a表达、VEGF分泌和人脐静脉内皮细胞管腔形成；在体内，它们可以恢复肺泡结构和肺功能，改善肺动脉高压，增加血管密度。

这些结果证明了MSC应用的优势和巨大潜力；然而，给药方法、剂量和治疗窗需要进一步明确。

目前临床试验网站注册的试验有22项，其中7项已完成（NCT02443961、NCT02381366、NCT01297205、NCT01828957、NCT01897987、NCT02023788、NCT02639676），其中5项正在进行招募（NCT03645525） , NCT03631420、NCT04003857 、NCT03392467、NCT04255147），其中1个正在积极准备中（NCT01632475），其中1个正在暂停（NCT03857841），其中8个进展未知（NCT04062136、NCT03558334、NCT03601416、NCT03378063、NCT03873506、NCT03683953、NCT03774537和NCT01207869）。

素润安团队对接受机械呼吸机支持且呼吸恶化的早产儿（胎龄23-28周）进行了一项II期双匿名、随机对照临床试验（实验组，n=33；对照组，n=33）出生后第5天至第14天；实验组接受SC（1×107细胞/kg）或安慰剂。间充质干细胞显着降低气管抽吸物中的炎症细胞因子水平；然而，死亡或中度/重度BPD的发生率相似（52%与 55%）。亚组分析显示，与25-28周婴儿相比，妊娠23-24周时MSC移植中严重BPD的发生率显着改善（53%vs19%）。本研究表明干细胞治疗安全可行；然而，样本量较小，需要更大规模的多中心前瞻性随机对照试验来进一步探索SC疗法治疗BPD的效果。

坏死性小肠结肠炎

NEC是围产期多种致病因素引起的一种急性坏死性肠道疾病，以腹胀、呕吐、便血为特征。目前主要治疗方法包括禁食、胃肠减压、抗生素预防感染、肠外营养以及手术切除病变肠段等。然而，患有NEC的儿童经常会出现长期并发症，例如短肠综合征、发育迟缓和神经系统后遗症。因此，必须制定新的控制措施。

该疾病的发病机制尚不清楚，研究表明早产儿由于肠道易感性和高反应性而容易受到免疫反应、血管损伤和微生物失衡的影响。

肠上皮是防止外来抗原和毒素进入体循环的最重要屏障。SC治疗不仅减轻疾病本身造成的损害，还可以改善肠上皮吸收和肠道适应，这对于NEC后短肠综合征的恢复至关重要。

迄今为止，使用临床试验注册网站仅进行了一项涉及脐带血单核细胞治疗早产儿消化系统疾病（包括NEC）的临床试验（NCT05138276）。因此，我们对NEC机制和临床前研究的总结可能有助于SC治疗NEC的进一步研究。

早产儿视网膜病变

ROP是一种眼部疾病，其特征是视网膜发育中的血管异常。目前主要的治疗方法有冷冻疗法、激光疗法、玻璃体切除术、贝伐珠单抗等。然而，这些方法侧重于晚期阶段，并没有解决潜在的病理缺陷。每一种都具有显着的安全性影响，例如溃疡性角膜炎、玻璃体内血管增生、视网膜脱离和持续性视网膜血管化。因此，寻找更安全、更有效的治疗方法非常重要。

一项临床研究（包括29例33周时出现ROP的早产儿、29例33周时非ROP的早产儿和30例健康足月儿）发现，内皮祖细胞数量 (p=0.03) 和 VEGF浓度( p=0.048)、HGF ( p=0.001) 和SDF-1 (p=0.001），ROP 早产儿显着高于非ROP早产儿。VEGF和HGF血浆浓度升高与内皮祖细胞动员有关；然而，因果关系尚不清楚。基于这些发现，SC疗法对于治疗ROP可能是可行的。

基础研究发现MSC对视网膜损伤有抗炎、抗纤维化作用，可分泌肿瘤坏死因子α-刺激基因-6蛋白抑制巨噬细胞趋化，减轻炎症相关血管的生成。

干细胞移植在ROP的研究中取得了良好的进展，并显示出良好的临床应用前景，特别是在抗VEGF药物的弊端不断显现的情况下。然而，干细胞如何重建促新生血管生长因子和抑制性新生血管形成因子之间的平衡的机制尚未得到研究。目前临床试验注册网站上尚无SC治疗ROP的试验。

挑战和前景

随着新生儿存活率的提高，新生儿疾病的发病率也在不断上升，现有治疗方法的局限性逐渐显现。为了获得更好的预后，迫切需要新的控制方法。SC疗法因其多变性和多功能性而成为新的研究焦点。然而，在临床前治疗中使用SCs还面临许多挑战。

许多国家已批准数十种间充质干细胞用于治疗成人疾病。针对成人的间充质干细胞治疗方案已经成熟，但针对新生儿的研究却相对滞后，需要大量数据来推进研究设计。有关体外受体疗法长期预后的基础研究很少，大多数研究都集中在组织和功能的短暂变化上。同时，SC治疗的适应症、治疗时间窗、注射方法（途径和剂量）以及长期疗效监测也尚未统一，需要进一步研究。

结论

总之，由于干细胞的独特优势，尤其是其抗炎、抗凋亡、减少氧化应激和促进再生的能力，它在治疗难治性新生儿疾病和改善预后方面具有广阔的前景。

本文回顾了干细胞在难治性新生儿疾病中的临床前和临床应用，包括传统策略和新兴策略。多项基础和临床研究证实了其安全性、可行性和有效性。本文重点介绍干细胞疗法目前的研究进展，如治疗BPD、IVH、HIE、NEC和ROP的干细胞疗法。

各种干细胞已被发现对这些疾病有益。尽管在这一领域取得了进展，但寻找合适的干细胞、制备、确定适应症、剂量和伦理仍是主要挑战。随着新技术和研究的进步，干细胞疗法有望在治疗新生儿难治性疾病方面取得重大成果。

参考资料：黄芳君、何阳、张猛、罗克仁、李嘉文、李嘉丽、张新宇、董晓燕和唐军。2023.《干细胞在新生儿难治性疾病中的研究进展》个性化医学杂志13期，第1期。8：1281。https://doi.org/10.3390/jpm13081281

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