間充質干細胞利用微環境相互作用治療類風濕性關節炎：機制、臨床應用的進展

2025年7月16日，西北工業大學醫學研究院聯合西安市干細胞與再生醫學重點實驗室在國際權威期刊雜志《Stem Cell Res Ther》發表了一篇“利用間充質干細胞/基質細胞治療類風濕性關節炎：機制、臨床應用和微環境相互作用”的文獻綜述[1]。

本綜述全面探討了間充質干細胞及其與微環境的相互作用在RA治療中的作用。我們分析了已完成和正在進行的基于間充質干細胞治療類風濕性關節炎的臨床試驗，并提出了優化臨床應用的標準化參數。通過解決這些關鍵方面，本綜述旨在推動基于MSC的RA療法的發展。

疾病背景與治療困境

類風濕關節炎 (RA) 是一種自身免疫性疾病，患者的免疫系統會攻擊全身的關節內膜。RA的一般特征如圖1所示。RA的主要病理特征是滑膜增生、基質炎性細胞浸潤、血管生成、血管翳形成以及軟骨和骨組織的破壞。

類風濕性關節炎是一種無法治愈的自身免疫性疾病，女性患者較多，通常發生在手、腕和足的小關節，反復發作，呈對稱性分布，并伴有全身并發癥，最終導致殘疾。

RA的診斷依靠體格檢查、血清學標志物、影像學檢查以及以美國風濕病學會 (ACR) 和歐洲風濕病學會聯盟 (EULAR) 分類標準為指導的鑒別診斷。全球RA的患病率為0.25–1%，女性發病率是男性的3到5倍。《全球類風濕關節炎流行病學2017年數據》報告顯示，全球類風濕關節炎的患病率、發病率、發病年齡均有所上升，但病情嚴重程度和死亡率卻呈下降趨勢。

類風濕關節炎的病因與發病機制

RA病因未明，但風險因素包括遺傳、表觀遺傳和環境因素。已發現100多個易感基因（如HLA-DRB1、PTPN22），多與免疫通路相關；表觀遺傳修飾（如DNA甲基化）可整合遺傳與環境效應。環境因素（如呼吸道暴露、口腔/腸道健康、激素、生活方式）能直接或間接（通過表觀遺傳）影響基因表達。

目前普遍接受的假說是，類風濕性關節炎（RA）源于高危遺傳背景，該背景與表觀遺傳標記和環境因素相結合，產生了新的表位。它引發一系列級聯事件，誘導免疫細胞浸潤滑膜、滑膜細胞增殖和侵襲，導致炎性細胞因子、趨化因子、基質降解酶和核因子κB受體活化因子配體（RANKL）水平升高，最終導致慢性破壞性關節炎（圖2）。

當前核心治療類風濕關節炎的策略與藥物

類風濕關節炎（RA）的現代治療遵循“達標治療”（T2T）原則，強調嚴密監測疾病活動度并及時調整方案以達成治療目標（緩解或低疾病活動度）。這一策略得到國際權威指南（如ACR2021、EULAR2022）的支撐。

主要治療藥物包括：緩解癥狀的非甾體抗炎藥（NSAIDs）和糖皮質激素（GCs），以及能延緩疾病進展的改善病情抗風濕藥（DMARDs）。DMARDs細分為：傳統合成類（csDMARDs，如甲氨蝶呤）、生物制劑類（bDMARDs，靶向特定免疫分子/細胞）及其生物類似藥、以及靶向合成類（tsDMARDs，主要為JAK抑制劑）。表1列出了主要批準用于RA治療的藥物。

現有治療類風濕關節炎的局限性與挑戰

盡管bDMARDs和tsDMARDs的出現顯著提高了RA緩解率，使其成為可及目標，但該病目前仍無法根治。

現有療法面臨顯著挑戰：約20%-30%的中重度患者對治療反應不足；長期使用（尤其傳統藥物）可能導致嚴重副作用（如代謝紊亂、感染風險增加）及耐藥性；許多患者即使達到臨床緩解，仍飽受殘留疼痛困擾。因此，開發能糾正免疫失衡的新型療法成為迫切需求。

治療類風濕關節炎的新興希望：間充質干細胞（MSC）療法

間充質干細胞（MSC）作為一種具有自我更新和多向分化潛能的多能祖細胞，被視為治療自身免疫性疾病（如RA）的潛力來源。它們可從多種組織（如骨髓、脂肪、臍帶、胎盤等）中分離獲得。

MSC的核心價值在于其強大的免疫調節與抑制能力，能夠與多種免疫細胞相互作用，抑制過度活躍的體液和細胞免疫反應，從而有望糾正RA中的免疫失衡狀態。

間充質干細胞在類風濕性關節炎中的治療機制

MSC具有強大的組織和器官再生能力以及免疫調節特性。MSC通過多種途徑發揮作用：

• (1) MSC可以分化并整合到靶組織中。
• (2) MSC分泌多種因子，包括細胞因子、血管生成因子和抗凋亡因子，作為旁分泌作用。
• (3) 它們分泌細胞外囊泡 (EV)，被靶細胞吸收并影響細胞功能。
• (4) MSC 會發生細胞凋亡，并被組織巨噬細胞吞噬，從而改變巨噬細胞功能。
• (5) MSC可以通過細胞間受體相互作用或通過線粒體轉移進行細胞間接觸發揮作用。

總體而言，MSCs在RA治療中的作用機制在于兩點：一是抑制免疫反應，消除炎癥，恢復機體免疫平衡；二是在免疫調節的基礎上，促進軟骨細胞和成骨細胞增殖，抑制破骨細胞活性，從而促進骨和軟骨的修復（圖3）。

間充質干細胞在類風濕性關節炎治療中的臨床應用

臨床研究現狀與數據基礎

截至2024年1月，全球注冊的MSC治療RA臨床試驗共17項（圖4），主要處于早期階段（I/II期居多，僅1項II/III期）。其中8項完成，7項公布了結果，其余狀態多為未知、未招募、招募中或終止。

現有數據有限，因此研究主要參考了12篇已發表的臨床試驗文章（與完成且有結果的試驗有重疊），這些文獻聚焦于MSC在RA的應用（表2重點列出）。

治療方案特征

這12項研究同樣集中于I/II期試驗，入組患者中約83.33%為難治性RA（圖5A, B）。

治療方案上：給藥次數以單次為主，多次給藥多為2-4劑，間隔1周至3個月（圖5C）；細胞劑量多按體重計算（1–4×10?/kg），部分按固定細胞數（2.5×10?–3×10?）（圖5D）；使用細胞來源包括臍帶(UC)、骨髓(BM)、脂肪(AD)和臍帶血(UCB)-MSCs（圖5E），其中UC-MSC多用于異體移植，BM/AD-MSC多用于自體移植（但BM-MSC獲取有創且效率較低）（圖5F）；主要給藥途徑為靜脈注射(IV)，關節內注射(IA)次之，僅1項研究聯合使用（圖5G）。

圖5：已發表的基于MSCs應用的RA臨床試驗

安全性與不良事件

大多數臨床試驗報告MSC治療未觀察到毒性或嚴重不良事件（表2）。總體而言，MSC輸注被認為是治療RA患者的一種安全方法。

間充質干細胞治療類風濕關節炎的臨床療效與安全性

基于12篇臨床研究文獻的綜合分析，間充質干細胞（MSCs）移植對難治性類風濕關節炎（RA）患者展現出顯著療效：

• 癥狀改善：患者步行距離增加、站立時間延長、疼痛緩解，關節功能（如DAS28評分）和疾病活動性指標（ACR20/50/70）明顯提升；
• 血清學指標下降：包括紅細胞沉降率（ESR）、C反應蛋白（CRP）、類風濕因子（RF）、抗環瓜氨酸抗體（anti-CCP）及促炎因子（IL-6、TNF-α）水平顯著降低；
• 安全性驗證：多數研究隨訪≥3個月，未報告嚴重不良反應，證實自體和異體MSCs移植均具有較高安全性。

IFN-γ聯合療法的突破性進展

徐建軍團隊的研究揭示了免疫微環境對療效的關鍵影響：

• 機制創新：干擾素（IFN-γ）是激活MSCs免疫調節功能的必需因子，其缺失會導致滑膜炎和關節損傷加劇；
• 臨床增效：與單用MSCs相比，臍帶MSCs（UC-MSCs）聯合IFN-γ治療使臨床有效率從53.3%提升至93.3%，疾病活動度顯著改善。該研究因大樣本、長隨訪及微環境調控策略，為優化MSCs療法提供了新方向。

綜上所述，已發表的12項臨床研究表明，自體和異體MSC移植對于治療難治性類風濕性關節炎患者均安全有效。在這些臨床試驗中，類風濕性關節炎患者幾乎沒有報告出現嚴重不良反應。接受MSC移植的患者血清炎癥標志物水平降低、癥狀改善，病情顯著緩解。然而，目前的臨床研究缺乏大規模的隨機對照試驗。大多數研究僅針對單一中心入組的類風濕性關節炎患者進行，有時甚至未納入安慰劑對照。

此外，一些用于評估安全性和有效性的臨床試驗入組患者數量較低。在某些情況下，MSC治療組僅包含三到四名患者。因此，為了確認MSC治療對類風濕性關節炎的臨床療效，應開展一項多中心、納入大量類風濕性關節炎患者的對照試驗。

既然干細胞治療類風濕性關節炎具有巨大的潛力，為什么現在沒有此類干細胞新藥上市？

在過去的幾十年里，基于MSC的研究和治療因其諸多優勢（包括免疫逃避、組織來源多樣、易于分離、快速擴增以及具有組織修復和免疫調節功能）取得了巨大的進步。MSC產品開發進展緩慢的原因可能是缺乏一些精確的標準。

如圖6所示，影響MSC療效的關鍵參數有很多，包括細胞質量、劑量、途徑和患者病情，必須將這些參數標準化才能促進MSC的臨床應用。其主要障礙有四大：

一、細胞制備與標準化難題

為確保MSC產品的質量，需要選擇合適的細胞來源，優化細胞制備工藝，包括分離方法、培養條件（培養基成分、O2水平、匯合度、培養表面和培養體系、傳代次數、改造）、凍存和復蘇方法，以及建立標準的MSC質量檢測方法。所有這些都會影響MSC的活力、異質性和生物學效力。許多報道分析了細胞來源和制備工藝對細胞質量和異質性的影響。

總之，需要根據疾病的病理特點確定MSC需要發揮的治療作用，然后選擇合適的培養基和培養體系，以降低MSC的異質性，確保MSC的活力和生物學效力。MSC需要存活并完成肺清除才能最大限度地發揮其治療作用。

在類風濕性關節炎（RA）治療中，從已注冊的臨床試驗數據來看，源自UC、BM、AD和UCB的MSC已被廣泛使用，其中UC-MSC最為常用（圖3C）。這可能是因為UC-MSC相對容易獲得，且不受倫理限制，可大量獲取，且具有較高的增殖和分化能力。此外，同種異體移植比自體移植更常見（圖3D）。因此，UC-MSC移植似乎是治療RA最合適的選擇。

二、給藥途徑問題

在注冊的臨床試驗中，MSC移植選擇的給藥途徑是靜脈注射和體內注射，主要為靜脈注射（圖3E）。靜脈注射因其給藥簡便、侵襲性低和可重復性而最常用于治療，但大多數輸注的MSC會在肺部積聚并被免疫系統清除。

據報道，只有約28%的MSC在一天后存活，不到1%的MSC能存活超過一周。體內注射可以更快地輸送MSC并避免脫靶效應。然而，氧化應激微環境和過量的ROS（主要來自RA患者發炎關節部位的巨噬細胞和中性粒細胞）顯著降低了MSC的存活率。因此，很難確定哪種給藥方式最佳，需要根據患者的綜合狀況來確定。

三、給藥劑量問題

在MSC臨床應用中，給藥劑量標準混亂且缺乏科學依據，范圍從四千至數億個細胞不等。多數試驗按體重（1–4×10?/kg）或總量（2.5×10?–5×10?個細胞）給藥，部分未公開數據。三項劑量對比試驗（NCT01663116等）僅證實無劑量毒性，未明確劑量與療效關系；其中NCT01663116顯示RA患者用AD-MSCs后3個月療效減弱或波動。

給藥頻次：多數臨床試驗采用單次移植，少數為多次（2-5次）。唯一完成的多次給藥試驗（NCT01547091）未明確頻次療效差異。

動物研究顯示：長間隔多次輸注hUCB-MSCs（如每2周1次×3）可劑量依賴性改善RA癥狀，但高頻高劑量注射（如每周5×10?個×3周）會加重滑膜炎和肌肉惡病質，故長間隔多次給藥可能是提升療效的關鍵。

四、患者情況

細胞藥物與傳統化學藥物的一個顯著區別在于，細胞是活的，而化學藥物是死的。MSCs作為活細胞進入生物體后，必然會與生物體內部的微環境發生相互作用。患者的炎癥狀態以及組織微環境的變化，例如缺氧和細胞外基質狀態，都是影響MSCs療效的重要因素。

微環境的關鍵影響：患者體內微環境狀態是決定MSC療效的核心因素。MSCs作為活細胞，其遷移、分化及免疫調節功能受炎癥狀態、缺氧、細胞外基質等微環境條件直接影響。徐建軍團隊發現：血清干擾素(IFN)-γ水平是預測MSC治療類風濕性關節炎(RA)療效的關鍵生物標志物。

一項1/2期隨機對照研究，3個月隨訪結果顯示，MSC移植聯合IFN-γ聯合治療的有效率為93.3%，ACR20緩解率為53.3%。與MSC移植單藥治療相比，MSC聯合IFN-γ聯合治療可顯著改善小鼠的臨床癥狀和疾病活動性，包括DAS28-ESR、健康評估問卷-殘疾指數、ESR和CRP值以及RF水平。

此外，MSC聯合IFN-γ聯合治療可迅速提高類風濕性關節炎（RA）患者體內調節性T細胞（Treg）/輔助性T細胞（Th）17的比例，提示Tregs活性增強，有利于類風濕性關節炎的治療。該研究明確了循環IFN-γ的關鍵作用，提高了MSC移植治療RA的臨床療效。

未來有望調控MSC的促炎和抗炎能力，從而達到更好、更精準的治療效果。因此，如何調控和評估MSC的免疫調節能力是研究MSC免疫調節機制時需要關注的重要問題。

氧化應激的負面作用：RA患者滑膜腔內高活性氧(ROS)環境會顯著降低移植MSCs的存活率。研究表明，聯合抗氧化劑（如HSD）或具抗氧化活性的中藥成分（脫氫姜油酮、黃根醇、川芎嗪等）可改善關節炎嚴重程度。

因此，聯合使用抗炎和抗氧化劑，特別是中藥，來改善類風濕性關節炎患者的炎癥和氧化應激環境，似乎是提高類風濕性關節炎治療效果的有效方法。

免疫抑制劑的干擾風險：免疫抑制劑可能破壞MSC的免疫調節可塑性。典型案例顯示：同種異體BM-MSC產品Prochymal聯合類固醇治療移植物抗宿主病(GvHD)時完全失效；地塞米松則通過抑制誘導型一氧化氮合酶和IDO表達削弱MSC功能。這些證據提示應避免MSC療法與免疫抑制劑聯用。

總體而言，我們可以結合患者的綜合狀況和MSC的治療作用，在MSC移植前評估患者是否適合接受MSC治療。同時，我們可以采取適當的方案，消除患者自身對MSC治療的影響。

例如，根據病情嚴重程度/發展階段對患者進行分組，縮小適應癥范圍，精準招募能夠從MSC治療中獲益的患者。或者，可以對患者進行預處理，改變患者體內的組織微環境，以提高MSC的療效和反應性。又或者，可以通過生物工程方案，例如工程改造和預活化，來增強MSC的“天然屬性”。

結論

MSCs因其諸多優勢，成為類風濕性關節炎（RA）治療最有前景的候選對象。臨床試驗中已觀察到一些治療類風濕性關節炎的令人滿意的療效，并提出了多種增強MSCs療效的策略，包括生物工程、預激活、聯合給藥策略以及無細胞療法。這些策略的有效性和安全性仍需進一步研究，以決定其是否可用于臨床。

此外，從細胞到受體，各種參數都需要優化，包括MSCs的質量、MSCs的給藥途徑和劑量以及患者病情。患者病情往往容易被忽視，但卻是影響MSCs療效的重要因素。因此，未來需要開展更多研究，以推進MSCs療法的發展。

參考資料：[1]:Gao, YF., Zhao, N. & Hu, CH. Harnessing mesenchymal stem/stromal cells-based therapies for rheumatoid arthritis: mechanisms, clinical applications, and microenvironmental interactions. Stem Cell Res Ther 16, 379 (2025). https://doi.org/10.1186/s13287-025-04495-z

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