間充質干細胞治療腎病的機制、前景、挑戰(zhàn)

腎臟疾?。↘D）是一個全球性的公共衛(wèi)生問題，影響著全球超過7.5億人口，每年導致500萬至1000萬人死亡，其中主要的常見疾病是急性腎損傷（AKI）和慢性腎臟疾?。–KD）。以往的研究表明，腎病的發(fā)生和進展與肥胖、糖尿病、乙型肝炎病毒感染等有關。同時，KD的進展也是心血管疾病的危險因素。

此外，臨床研究還發(fā)現(xiàn)，腎病的高發(fā)病率和不良預后與臨床治療和巨大的經濟成本有關，在美國，每年用于治療AKI的費用約為100億美元，用于治療CKD而不進行腎臟替代治療的費用超過800億美元。

目前，KD的常用治療方法包括藥物、血液透析和腹膜透析以及腎移植。然而，由于腎損傷的不可逆、藥物治療的毒性作用、透析的不便以及腎移植供體的短缺和高昂費用，預期療效仍未達到。因此，迫切需要探索新的治療策略，以延緩腎病的進展。

近年來，干細胞已被用作包括KD在內的多種疾病的新再生療法。間充質干細胞（MSCs）作為干細胞家族的重要成員之一，可從骨髓、脂肪、臍帶和外周血等多種組織中獲取，具有強大的免疫調節(jié)、抗炎和組織修復等生物學特性。臨床前和臨床試驗表明，間充質干細胞對腎損傷具有修復和保護作用。總體而言，間充質干細胞被認為是治療腎病最有前景的干細胞群。

近日，昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院在《Sage Journals》國際期刊上發(fā)表了一篇關于《間充質干細胞治療腎臟疾?。簼摿εc挑戰(zhàn)》的文章，昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院將重點關注目前使用間充質干細胞治療腎病的研究進展和挑戰(zhàn)。

首先，本綜述概述了間充質干細胞的起源和生物學特性。隨后，昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院總結了間充質干細胞治療腎病的潛在機制和臨床轉化應用。

最后，昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院分析了利用間充質干細胞治療腎病所遇到的障礙，并針對間充質干細胞在腎病中的局限性提出了相應的應對策略。

值得注意的是，本綜述旨在為臨床前實驗和臨床試驗中使用間充質干細胞治療腎病提供新的思路和方向。

間充質干細胞的生物學特性

間充質干細胞是一類具有自我更新和分化潛力的成體干細胞。由于其多向分化潛力、高增殖能力、免疫調節(jié)和自我復制能力，它們已成為治療腎病的新手段。它們可以從多種組織中獲得，包括骨髓、脂肪組織、臍帶、胎盤、羊水和牙髓（圖1）。盡管MSC來源不同[例如骨髓間充質干細胞 (BMMSC)、脂肪源間充質干細胞 (ADMSC) 和臍帶間充質干細胞 (UCMSC)]，但它們具有相似的分化和生物學功能。

大量研究證實，間充質干細胞在不同的誘導條件下可以分化出多種具有不同功能特征的細胞（如成骨細胞、成肌細胞、心肌細胞和腎實質細胞）。既往研究表明，間充質干細胞通過細胞間直接接觸或旁分泌機制調節(jié)免疫活性，增強宿主細胞的擴增和分化潛力，從而促進受損組織的恢復。重要的是，臨床前實驗和臨床試驗已證實，MSC治療可顯著改善KD的進展。

從功能上來說，間充質干細胞的主要調節(jié)作用如下：

（1）招募的間充質干細胞分化為功能細胞以替代受損細胞；

（2）作為對炎癥細胞因子的反應，間充質干細胞產生大量的細胞因子、趨化因子、生長因子、和外泌體，刺激血管生成，防止細胞凋亡和上皮間質轉化（EMT）過程，阻止氧化應激，促進細胞外基質（ECM）重塑，并誘導組織干細胞分化。

近年來多項研究證明，間充質干細胞通過旁分泌機制分泌的外泌體（MSCs-Exo）不僅具有與間充質干細胞相同的作用，而且具有移植風險低、易于儲存管理、可控性高、免疫原性低、高免疫原性等優(yōu)點。安全性、可修復性高等。

上述研究表明，間充質干細胞對損傷修復和免疫特征性疾病具有良好的治療作用，成為細胞治療和再生醫(yī)學領域干細胞的閃亮之星。

間充質干細胞治療腎臟病的療效及機制

目前，間充質干細胞因其多向分化、遷移和歸巢以及旁分泌作用而被認為是治療川崎病的新治療工具。先前的研究表明，間充質干細胞用于治療器官損傷是有效且安全的。

重要的是，間充質干細胞治療通過抗炎、抗凋亡、血管生成、抗氧化應激、抗纖維化、調節(jié)自噬和衰老等多種機制促進腎病后腎功能的恢復（圖2）（表1）。

抗炎

既往研究已證明炎癥激活是KD發(fā)病過程的重要組成部分，巨噬細胞浸潤和聚集有助于加速KD進展。

值得注意的是，間充質干細胞可以通過抑制炎癥和促進腎臟修復來改善腎損傷。例如，UCMSCs治療可通過減少促炎細胞因子并分泌豐富的表皮生長因子和血管內皮生長因子 (VEGF)?來顯著預防糖尿病腎病 (DN) 的進展。

抗細胞凋亡

細胞凋亡與腎損傷和KD進展密切相關。既往研究表明，動物AKI模型和AKI的人腎組織中均檢測到腎小管上皮細胞凋亡，促凋亡基因（Bax和caspase-3）表達增加，而抗凋亡基因表達增加?；駼cl-2減少。值得注意的是，大量研究證實MSCs植入可以抑制腎小管上皮細胞的凋亡，從而恢復腎功能。

促血管生成

據(jù)報道，稀疏的腎小管周圍毛細血管，伴隨著血液灌注減少，限制了腎臟間質氧的供應，最終導致腎纖維化和腎小管萎縮等不良后果，從而加速川崎病的進展。既往研究表明，MSCs植入受損腎臟后可長期存活，促進腎間質毛細血管新生血管形成，改善腎臟微循環(huán)，抑制腎纖維化進展。同時，源自腎臟的 MSC 促進血管生成、血管生成和內皮修復。大量研究表明，MSC移植可增加腎組織中VEGFmRNA 的表達以及內皮細胞增殖，減少腎小管周圍毛細血管的損失，并改善腎功能。

抗纖維化

腎間質纖維化是CKD進展的共同病理標志，最終不可避免地發(fā)展為終末期KD，造成巨大的社會經濟負擔。越來越多的證據(jù)證實，腎小管細胞的EMT是腎間質纖維化的關鍵事件，其特征是成纖維細胞增殖以及 ECM產生和降解之間的不平衡，抑制腎小管EMT可能是一種潛在的治療策略CKD。大量研究表明，MSCs作為腎間質纖維化的保護性介質，可以通過其抗纖維化活性和旁分泌機制在EMT過程中發(fā)揮重要的調節(jié)作用，延緩腎小管EMT，改善腎纖維化。

抗氧化應激

氧化應激參與KD的發(fā)生和進展，包括AKI和CKD。多項研究證實氧化應激可誘導腎小管炎癥、纖維化和腎小管上皮細胞凋亡，從而促進KD的進展。同時，腎臟是產生活性氧 (ROS) 的重要器官，氧化應激是CKD進展的介質。近年來，大量研究證明MSCs可作為抗氧化治療藥物用于治療KD。因此，氧化應激的調節(jié)是MSCs治療腎臟病的重要機制。

調節(jié)自噬

自噬是一種II型程序性細胞死亡，可通過刺激各種生理和病理因素來激活以促進細胞存活或導致細胞死亡?；A水平的自噬作為自噬細胞過程發(fā)生，以降解溶酶體中的胞質蛋白和亞細胞細胞器，回收細胞質成分，并再生細胞構建塊和能量，從而維持所有真核細胞中的細胞和組織穩(wěn)態(tài)。最近，間充質干細胞移植已成為再生醫(yī)學中通過調節(jié)自噬修復受損器官功能的有效策略。例如，缺氧MSC通過促進腎小管自噬來緩解 AKI 進展。

衰老

細胞衰老是一種永久性細胞周期停滯的特殊細胞狀態(tài)，是由端粒縮短、DNA損傷、氧化應激和癌蛋白激活等多種應激因素導致的細胞損傷累積引起的。已知衰老細胞在KD中的含量增加，并且衰老細胞的積累被認為會促進腎纖維化、DN、嚴重AKI和腎功能衰退。多項研究表明，通過轉基因或藥物方法去除腎臟中的衰老腎小管細胞可以減少組織衰老的特征，并有效改善腎小球硬化、炎癥和腎功能。

間充質干細胞治療腎病的臨床試驗

在過去的十年中，間充質干細胞治療腎病的有益功效已在多種細胞和動物實驗模型中得到證實。例如，2004 年，基于MSC的療法首次被證明可以促進順鉑誘導的AKI小鼠模型的腎小管再生并改善腎功能。此外，MSC移植通過抑制腎小管上皮細胞凋亡、EMT過程和誘導細胞自噬，顯著緩解CKD進展。

值得注意的是，根據(jù)ClinicalTrials.gov的數(shù)據(jù)，多項臨床研究已經完成或正在進行，以評估MSC治療腎病的安全性和有效性（表2）。例如，Swaminathan等人進行的I/II期臨床試驗。研究表明，BMMSC通過分泌抗炎因子減輕AKI患者的炎癥反應。另外兩項臨床試驗（NCT00698191和NCT01741857）證實，UCMSCs移植治療難治性系統(tǒng)性紅斑狼瘡可改善疾病活動度和腎功能，并減少蛋白尿，且未發(fā)生不良事件。目前，共有七項和九項臨床試驗正在進行中，以評估MSC在DN和CKD患者中的安全性和有效性。

序號	預計入學人數(shù)	階段	間充質干細胞來源	地位	贊助	臨床試驗ID
急性腎損傷
1	80	一/二	臍帶間充質干細胞	不招聘	中國中國人民解放軍總醫(yī)院	NCT04194671
2	15	Ⅰ	ADMSCs	招聘	坦比·賈米, 美國	NCT04388761
3	15	Ⅰ	骨髓間充質干細胞	完全的	AlloCure 公司，美國	NCT00733876
4	24	一/二	間充質干細胞	不招聘	森天生物科技有限公司	NCT03015623
慢性腎病
1	7	Ⅰ	骨髓間充質干細胞	完全的	伊朗魯瓦揚研究所	NCT02195323
2	44	一/二	臍帶間充質干細胞	招聘	華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院	NCT05512988
3	20	Ⅰ	骨髓間充質干細胞	招聘	美國佛羅里達州梅奧診所	NCT05362786
4	31	一/二	ADMSCs	招聘	孟加拉國激光和細胞外科研究所及醫(yī)院，孟加拉國	NCT03939741
5	116	二	臍帶間充質干細胞	未知	中國珠江醫(yī)院	NCT02966717
6	40	Ⅰ	ADMSCs	招聘	美國佛羅里達州梅奧診所	NCT04869761
7	6	Ⅰ	骨髓間充質干細胞	完全的	伊朗魯瓦揚研究所	NCT02166489
8	10	Ⅰ	骨髓間充質干細胞	招聘	韓國 Pharmacell 有限公司	NCT05042206
9	20	Ⅰ	臍帶間充質干細胞	招聘	安提瓜和巴布達骨科和再生醫(yī)學基金會	NCT05018845
10	7	Ⅰ	骨髓間充質干細胞	完全的	伊朗魯瓦揚研究所	NCT02195323
11	20	一/二	間充質干細胞	未知	中國福州人民醫(yī)院	NCT00659620
12	30	二	ADMSCs	招聘	美國羅徹斯特梅奧診所	NCT03325322
13	31	一/二	ADMSCs	招聘	孟加拉國激光和細胞外科研究所及醫(yī)院，孟加拉國	NCT03939741
14	42	Ⅰ	ADMSCs	完全的	美國阿拉巴馬大學	NCT02266394
15	60		泌尿間充質干細胞	不招聘	法國里昂市民臨終關懷醫(yī)院	NCT04998461
16	100	不適用	ADMSCs	未知	中國徐州醫(yī)科大學附屬醫(yī)院	NCT03321942
17	30	一/二	間充質干細胞	未知	中國南京醫(yī)科大學	NCT03460223
18	100	不適用	ADMSCs	未知	中國徐州醫(yī)科大學附屬醫(yī)院	NCT03321942
糖尿病腎病
1	30	Ⅰ	ADMSCs	招聘	美國羅徹斯特梅奧診所	NCT03840343
2	54	一/二	臍帶間充質干細胞	未知	中國上海東方醫(yī)院	NCT04216849
3	15	早期我	臍帶間充質干細胞	招聘	中國昆明醫(yī)科大學延安附屬醫(yī)院	NCT04125329
4	38	不適用	臍帶間充質干細胞	未知	武漢大學人民醫(yī)院，中國	NCT04562025
5	48	一/二	骨髓間充質干細胞	招聘	馬里奧內格里藥理學研究所，愛爾蘭	NCT02585622
6	20	一/二	沃頓果凍 MSC	未知	約旦約旦大學	NCT03288571
7	15	Ⅰ	ADMSCs	招聘	阿爾伯特·哈凱姆，美國	NCT04392206
狼瘡性腎炎
1	16	Ⅰ	人羊膜間充質干細胞	完全的	中國昆明醫(yī)科大學延安附屬醫(yī)院	NCT04318600
2	230	二	臍帶間充質干細胞	未知	南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院	NCT03580291
3	20	一/二	骨髓間充質干細胞	未知	中國福州人民醫(yī)院	NCT00659217
4	30	不適用	臍帶間充質干細胞	未知	中國大連醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院	NCT03458156
5	36	二	骨髓間充質干細胞	不招聘	韓國漢陽大學醫(yī)院	NCT03673748
6	7	Ⅰ	骨髓間充質干細胞	完全的	Corestem, Inc.，韓國	NCT03174587
7	25	二	臍帶間充質干細胞	未知	中國昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院及系統(tǒng)性紅斑狼瘡研究中心	NCT01539902
8	7	Ⅰ	骨髓間充質干細胞	完全的	韓國漢陽大學醫(yī)院	NCT03174587

間充質干細胞治療腎病目前面臨的挑戰(zhàn)

間充質干細胞來源的選擇

有趣的是，動物模型和臨床試驗的結果均證實MSCs對于治療各種KD顯示出積極的效果，并且沒有觀察到不良反應或嚴重的不良并發(fā)癥。目前，MSC已廣泛應用于臨床試驗，但最終目標是利用MSC來延緩KD進展，避免其進展為終末期腎病。因此，臨床應用時應考慮選擇自體或異體MSC進行移植。

自體間充質干細胞免疫原性低，無感染風險，但自體細胞制備所需時間較長，可能限制其在臨床治療中的實際應用。

同種異體間充質干細胞可以選擇性地取自年輕健康的供體，并具有快速、大量生產的潛力體外培養(yǎng)，顯著降低成本，而同種異體MSC的使用包括更高的免疫反應風險和注射后更短的細胞存活時間。盡管自體間充質干細胞移植比異體間充質干細胞移植更安全、更符合倫理道德，但在臨床應用中仍存在一些問題。

間充質干細胞移植方案

目前，MSCs在動物實驗中多采用靜脈注射、動脈注射、腹腔注射、局部注射等方式進行KD移植，而臨床MSCs移植則包括動脈注射和靜脈注射。先前的研究表明，通過動脈注射進行間充質干細胞移植比靜脈注射在促進腎再生方面更有效。此外，局部注射間充質干細胞對腎臟修復也起到積極作用，但該途徑在臨床實踐中應用較少。重要的是，不同的移植方式對間充質干細胞的存活和歸巢率有顯著影響，需要確定最佳的植入方式。

此外，MSCs注射的時機、注射次數(shù)、每次注射的細胞數(shù)量，探索MSCs遷移到受損部位的最佳策略，了解MSCs與其他組織細胞的相互作用，以及MSCs移植后的不良反應（例如，體內低分化和腫瘤發(fā)生），所有這些都對MSC從基礎實驗轉向臨床應用提出了挑戰(zhàn)。

間充質干細胞移植的安全性

隨著MSCs在臨床應用的研究逐漸增多，MSCs的安全性受到廣泛關注。在劉等人的I期臨床試驗中，健康志愿者在接受BMMSC輸注后2個月的隨訪中沒有發(fā)現(xiàn)身體異常。

胡等人結果表明，在自體或同種異體間充質干細胞移植的臨床試驗中，未觀察到嚴重的不良反應或致瘤性。這些結果表明間充質干細胞在疾病治療方面相對安全。

目前上市的間充質干細胞的產品

目前，市場上還沒有美國食品和藥物管理局（FDA）批準的間充質干細胞用于疾病治療，而其他國家也有一些批準的間充質干細胞用于人類疾病的產品（表3）。

同時，大多數(shù)MSCs的臨床研究仍處于早期階段，MSCs的來源、分離、純化方法、注射途徑等各不相同。因此，MSCs的安全性需要通過不斷的臨床試驗來總結和提高。

表3：目前韓國、歐洲、日本和其他國家已批準使用間充質干細胞治療疾病。

來源	臨床狀況	商品名稱	批準國家（年份）
ADMSCs	皮下組織缺損	昆賽爾	韓國（2010）
骨髓間充質干細胞	急性心肌梗塞	Cellgram-AMI	韓國（2011）
ADMSCs	克羅恩病瘺管	庫皮斯特姆	韓國（2012）
臍帶間充質干細胞	膝關節(jié)軟骨缺損	卡特斯干	韓國（2012）
骨髓間充質干細胞	移植物抗宿主病	普羅奇馬爾	加拿大 (2012)
骨髓間充質干細胞	移植物抗宿主病	Remestemcel-L	新西蘭（2012）
骨髓間充質干細胞	肌萎縮側索硬化癥	神經元-R	韓國（2014）
骨髓間充質干細胞	移植物抗宿主病	Temcell HS 注射液	日本（2015）
骨髓間充質干細胞	肢體嚴重缺血	施坦普塞爾	印度（2016）
骨髓間充質干細胞	脊髓損傷	斯特米拉克	日本（2018）
ADMSCs	克羅恩病的復雜性肛周瘺	Darvastrocel（阿洛菲塞爾）	歐洲（2018）

結論

大量研究證實了間充質干細胞移植治療腎病的安全性和耐受性。鑒于腎病的發(fā)病率在全球范圍內不斷上升，基于間充質干細胞的治療似乎是一種創(chuàng)新的干預方法，在治療腎病方面具有巨大的潛力，但在大規(guī)模將間充質干細胞用于臨床治療之前，仍有許多工作要做。

首先，需要解決供體異質性、大規(guī)模生產、免疫原性和間充質干細胞冷凍保存等問題。

其次，需要研究如何通過人工方法使間葉干細胞具有更高效的靶向能力、更精確的免疫調節(jié)功能和更安全的應用效果。現(xiàn)有研究提供了幾種策略，包括基因工程、微粒工程和預培養(yǎng)等，從理論上提高了間充質干細胞的應用效率。

第三，間充質干細胞治療腎病的詳細內在機制以及針對腎臟相關損傷的功能作用有待進一步探討。

第四，間充質干細胞的治療安全性（如致癌性）仍存在爭議。隨著新型生物技術的發(fā)展，有許多策略可以提高間充質干細胞的療效和安全性（如藥物共軛、缺氧條件、細胞因子預處理和基因修飾等），但長期療效尚未得到證實，仍需要標準化的臨床試驗方案。

目前，腎病的治療方法僅限于藥物治療、透析和腎移植，而間充質干細胞移植已成為一種有前景的替代療法，并得到了相關臨床研究證據(jù)的支持。從功能改善和臨床指標的角度來看，臨床試驗的結果較為理想，新技術的發(fā)展有望克服目前間充質干細胞治療臨床應用的障礙。

總之，隨著治療方案的不斷創(chuàng)新以及未來更多更大規(guī)模的臨床試驗，基于間充質干細胞的治療有望成為治療腎病的重要 “工具”。

參考資料：Chen F, Chen N, Xia C, et al. Mesenchymal Stem Cell Therapy in Kidney Diseases: Potential and Challenges. Cell Transplantation. 2023;32. doi:10.1177/09636897231164251

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