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综述|(含细胞应用方案)干细胞在自身免疫性疾病治疗中的临床价值

撰文|摩西

编辑|南风

间充质干细胞 (MSCs) 具有自我更新和分化成各种细胞类型的能力,在免疫调节和再生治疗中发挥关键作用。在一定的体外条件下,间充质干细胞能够分化为成骨细胞、脂肪细胞和神经元样等多种细胞和组织。因此,MSCs在细胞治疗中具有重要的临床应用价值。

综述|(含细胞应用方案)干细胞在自身免疫性疾病治疗中的临床价值

MSC的来源及治疗涉及的疾病种类

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摘要

自身免疫性疾病被认为是器官特异性和系统性的慢性疾病 [1,2,3]。这些疾病的发生主要是由于免疫系统功能失常,错误地攻击自身的细胞和组织[4,5,6 ]而导致。大约8-10%的人口受到自身免疫性疾病的影响,这些疾病会导致组织严重损害、高死亡率和高医疗费用[7]

近年来,干细胞疗法被应用到多种疾病的临床研究中,例如自身免疫性疾病。干细胞移植通常用于造血疾病,但现在已确立其可用于治疗非血液系统疾病 [8,9,10,11]干细胞通过在旁分泌和近分泌效应下转换受损细胞来加速组织再生。间充质干细胞 (MSCs) 在植入后显示出相当多的转分化特征 [12,13,14]。因其易于采集、来源丰富、分化能力强、增殖率高等特点,与其他干细胞分类相比,MSCs更适用于干细胞治疗[15,16]。研究结果表明,MSCs可以抑制T淋巴细胞的增殖和功能,降低肿瘤坏死因子α(TNF-α)的浓度,增加调节性T(Treg)细胞,调节炎症介质的表达,改善骨损伤 [17,18,19]。间充质干细胞的免疫抑制和再生特性在严重的自身免疫性疾病中显示出其强大的治疗能力。

考虑到这些优势,作者回顾了最近的临床研究,这些研究涉及了MSCs在自身免疫性疾病中的功效,包括类风湿性关节炎、1型糖尿病、多发性硬化症、系统性红斑狼疮、炎症性肠病、自身免疫性肝病和干燥综合征。

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间充质干细胞的来源及机制

根据目前的证据,间充质干细胞来源广泛,存在于脐带 (UC)、沃顿氏胶 (WJ)、脂肪组织、骨髓 (BM)、牙齿等[15、20]。MSC具有成体干细胞的多能性 [21]。它们可以在体外单细胞水平分化为内皮细胞 [22]、心肌细胞 [23]、软骨、骨骼和其他结缔组织 [24]。间充质干细胞通过旁分泌特性和与各种免疫细胞的通讯发挥免疫抑制能力,显示低水平的人白细胞抗原(HLA)I,很少表达HLA II。不表达CD40、CD40L、CD80、CD86 等共刺激分子,这使它们能逃避T细胞识别 [26、27、28、29]有研究结果表明,间充质干细胞调节其局部环境、细胞通讯和多种因子的释放,参与组织损伤的修复与再生[30、31、32、33、34]。它们具有归巢能力,可以迁移到受损组织中《综述|间充质干细胞归巢效应可提高肝病的治疗效果》,并具有促进修复和分化为受损组织的能力[35 , 36]

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间充质干细胞的临床应用

综述|(含细胞应用方案)干细胞在自身免疫性疾病治疗中的临床价值

不同来源间充质干细胞在自身免疫性疾病治疗中的临床应用 RA,类风湿性关节炎;T1DM,1 型糖尿病;MS,多发性硬化症;SLE,系统性红斑狼疮;IBD,炎症性肠病;SS,干燥综合征

类风湿关节炎

类风湿关节炎 (RA) 是全球最常见的全身性自身免疫性疾病。它的特点是关节炎症、滑膜增生以及进行性关节损伤、软骨和骨破坏,随着时间的推移恶化致残RA的发作与不平衡的免疫稳态有关,最重要的是,T辅助细胞17 (Th17) Treg之间会导致自身反应性免疫细胞激活,这些细胞会攻击富含胶原蛋白的关节区域[3738]。与常人相比,RA患者发生心血管疾病的风险[39]。治疗RA时,根据病理的严重程度,推荐使用常规药物,包括非甾体抗炎药 (NSAID)、皮质类固醇、慢效抗风湿药 (SAARD) 和缓解疾病的抗风湿药 (DMARD) [37 , 40]。甲氨蝶呤 (MTX) 仍然是首选的首选抗风湿药物,通常也用于RA[41]上述药物常引起肝损伤、胃肠道损伤、肾脏副作用、BM抑制和心理障碍,急需找到替代疗法[41 , 42]

研究表明,间充质干细胞减少促炎细胞因子如TNF-α和干扰素-γ (IFN-γ) 的产生,同时增加抗炎细胞因子如白细胞介素10 (IL-10) 和IL-4的分泌,在组织再生中起主要作用[43]。这进一步说明间充质干细胞可能是治疗RA的新选择。研究结果还表明,MSCs可以通过不同的机制改善RA,例如抑制Th17细胞、减少炎性细胞因子和上调Treg细胞(图2[44]

综述|(含细胞应用方案)干细胞在自身免疫性疾病治疗中的临床价值

间充质干细胞通过调节T细胞来改善RA。间充质干细胞在关节腔释放各种细胞因子来调节T细胞的平衡,从而调节抗炎活性。

细胞应用方案

 

Ghoryani等人的临床报告中[45],自体骨髓间充质干细胞被应用于治疗难治性类风湿关节炎患者。所有9名参与者都接受了1×106/kg的静脉注射自体骨髓间充质干细胞。在 MSCT后,观察到Th17百分比显着下降和调节性T细胞显着增加。此外,疾病活动评分红细胞沉降率(DAS28-ESR)和视觉模拟评分(VAS)显着降低。这些发现表明自体BM-MSCs 可以改善难治性RA2017年,一项多中心、单盲、随机Ib/IIa期临床试验在53RA患者中使用脂肪来源的 MSCs (AD-MSCs) 进行了报道 [46]。本研究共纳入三组,分别静脉注射不同剂量的 AD-MSCs12 4×106/kg体重的细胞数)。总体而言,在这些参与者中观察到141种不良反应,其中133 种为中等强度(94%),没有危及生命的影响(4级)或死亡。在RA患者中获得的临床优势在细胞给药12周后减弱或波动,这表明重复移植至关重要。此外,徐等人[47] 证明IFN-γ是确定MSCRA治疗中的影响的重要介质。他们表明,MSC+IFN-γ联合治疗增强了RA参与者的MSC治疗潜力,在1年的随访期间没有任何不良事件。

 

Yang和同事还支持UC-MSCs在持续活动性RA患者中的治疗效果 [48]。他们的结果表明,Tregs和Th17的百分比分别增加和减少。此外,IL-6和TNF-α的浓度降低,IL-10的水平升高。这些发现表明,间充质干细胞可以在调节免疫稳态中发挥主要作用。此外,血清IFN-γ水平可预测MSCT的治疗效果,在IL-6、TNF-α、IL-10和Treg/Th17比率发生变化之前,观察到血清IFN-γ (> 2 pg/ml) 水平的短暂增加。Wang及其同事[49] 进行了另一项临床I/II期试验,包括64名难治性RA患者。这些患者接受了40 mL UC-MSC产品(2×107 个细胞/20 mL) 静脉输注。结果显示干预后健康指数(HAQ)和DAS28降低。此外,血清中的标志物和症状有所改善,没有严重的不良事件。

Gowhari等人进行的一项研究。2020年检查了自体MSCs在13名难治性RA患者中的作用。结果表明,MSCT通过降低B细胞激活因子 (BAFF) 和增殖诱导配体 (APRIL) 细胞因子的浓度,以及降低其受体在B细胞表面的表达来抑制B淋巴细胞。他们的研究结果表明,MSC给药后BAFF和APRIL的血浆水平显着降低,这表明MSC对体液反应有显著影响。根据王等人的[51] 临床研究,在172名RA患者中输注UC-MSCs(4×107细胞)后,疾病得到很好的改善Treg和产生Th2的IL-4的比例增加。在输注UC-MSCs期间和之后无不良事件。在PARK等人的临床Ia期研究中,UC-MSCs 被用于治疗RA。患者静脉注射2.5×107、5×107或1×108个UC-MSCs。结果表明所有患者的症状得到改善,输注UC-MSCs后长达4周内无不良事件 [52]

总之,这些数据表明,MSC可显着改善RA患者的临床症状,并预防疾病进展。

1型糖尿病

1 型糖尿病 (T1DM) 被认为是一类自身免疫性疾病,自身的免疫细胞(CD4+T)细胞,攻击胰腺β细胞导致胰岛素分泌不足 [54]。越来越多的证据表明MSCs在T1DM的临床治疗中具有治疗优势。例如,Lu 等人[55] 进行了一项非随机、开放标签、平行对照临床报告,以1×106/ kg的细胞量,为53名T1DM患者输注同种异体UC-MSC,随后在3个月后再次给药。他们发现在1年的随访中完全缓解率为40.7%。结果还表明,成人型T1DM的餐后C肽水平明显升高,但其变化在青少年型T1DM之间没有明显差异。未观察到与移植相关的严重不良反应。(剩余内容需付费阅读)

在最近的一项初步研究中,T1DM患者每天输注一剂同种异体脂肪组织来源的基质/干细胞 (ASC) 和胆钙化醇2000 UI/天,持续6个月,并与对照组进行比较 [56]。作者宣称,糖化血红蛋白 (HbA1C) 值显着改善,而胰岛素依赖剂量没有升高,随后这些患者反馈胰岛素释放上调。综上所述,ASC治疗是安全的,并且很少或只引起短暂的不良事件。

细胞应用方案

在Cai等人进行的另一项研究中[58] ,42名T1DM 患者随机接受UC-MSCs (1.1×106/kg) 加106.8×106/kg自体BM-单核细胞 (MNCs)。1年内,C肽升高,HbA1c降低,空腹血糖降低,每日胰岛素需求减少。基于这些结果,UC-MSC和BM-MNC的临床应用是安全的,并导致T1DM患者的代谢指标得到改善。卡尔森等人证明在新发的T1DM患者中进行自体MSC移植可能是一种安全的疗法,有效减缓了T1DM的进程并保护或恢复胰腺 β细胞功能[59]

在另一项研究中,20个人分为两组;第1组接受自体胰岛素分泌AD-MSC (IS-AD-MSC) + BM衍生的造血干细胞 (BM-HSC),第2组接受同种异体IS-AD-MSC+BM-HSC [60]。两组的HbA1c和血清C肽反映持续改善,谷氨酸脱羧酶抗体减少和胰岛素需求减少,均未报告严重不良影响。

2013年,一项双盲研究报道了在29名T1DM患者中使用静脉输注WJ-MSCs [61]。随访期间未报告不良事件,HbA1c和C肽均显著改善。这些发现表明,输注WJ-MSCs治疗T1DM是安全可行的

多发性硬化症

多发性硬化症 (MS) 是一种中枢神经系统 (CNS) 的慢性自身免疫性炎症性疾病,尽管药物等可用疗法有助于减少患者的MS发展或减少致残率,但目前尚未发现有效逆转MS的疗法 [62 , 63]

细胞应用方案

2020年报道了一项双盲、随机对照试验中,研究者采用鞘内(IT)和静脉内(IV)输注自体BM-MSCs(1×106 /kg)治疗48例进行性MS[64]。参与者根据注射方法(IT 或 IV)分为三组,接受单次输注BM-MSCs或假注射。他们的发现在所有预定义的主要终点均显示出积极的结果(扩展的残疾状态量表(EDSS)和磁共振成像(MRI)),并且没有观察到严重的不良反应。在疾病的几个参数中,鞘内注射IT比静脉注射IV更有效。尽管如此,仍有必要进行更大规模的III期研究来证实这些观察结果。

此外,在Riordan等人的一项研究中,20名MS患者静脉注射了UC-MSCs [65]。作者指出MSC显着改善MS症状。EDSS评分以及膀胱、肠道、性功能障碍和生活质量都得到了改善。此外,大脑和颈脊髓的MRI扫描显示非活动性病变,并且在干预期间或之后未发生严重不良事件。然而,部分患者发生的头痛或疲劳感被认为可能与干预有关。

在Harris等人的I期临床试验中[66],20 名进行性MS患者每12周鞘内注射自体BM-MSC-神经祖细胞 (NPs),共注射 3 剂(每剂1×107个细胞)。他们的观察表明,鞘内MSC-NPs干预是安全且耐受性良好的。此外,结果表明,鞘内MSC-NP给药后EDSS、肌肉力量和膀胱功能分别得到改善。未观察到与鞘内MSC-NP治疗相关的严重不良反应。

在哈里斯等人进行的另一项长期I期临床研究中[67],20名进展性MS患者入组。2014-2016年患者接受了3次自体MSC-NPs的IT注射,平均剂量为9.4×106个细胞(目标剂量为1.0×107细胞)。结果显示EDSS和定时25 英尺步行 (T25FW) 有所改善。此外,脑脊液研究显示干预后C-C基序趋化因子配体2 (CCL2) 下降,IL-8、肝细胞生长因子 (HGF) 和 CXC基序趋化因子配体12 (CXCL12) 升高。没有与 IT-MSC-NP 治疗相关的严重不良事件。然而,这项研究的参与者人数很少,并且没有设盲组和安慰剂组进行比较。

同样,Connick及其同事研究表明了MS患者在MSC治疗后的改善[68]。在Karussis等人的一项研究中,15名MS患者鞘内接受了2.5×106个细胞自体BM-MSCs移植,其中5名患者接受了BM-MSCs 静脉输注(2.5×106个细胞)[70]。随访期间未出现严重不良反应。免疫学分析显示Tregs增加,淋巴细胞和树突细胞的增殖反应减少,Th细胞数量也有类似的减少。有趣的是,MRI的定量分析显示MSC从输注部位扩散到CNS的心室。

系统性红斑狼疮

系统性红斑狼疮 (SLE) 是一种慢性炎症性自身免疫性疾病,会导致抗体-抗原免疫复合物在各个器官中沉积 [74]。除了Th1/Th17/Tregs的不平衡,调节性B细胞 (Bregs) 似乎在SLE 的发病机制中起关键作用 [75]

细胞应用方案

邓等人[76]对18名SLE患者进行了一项前瞻性、随机、双盲临床研究,总输注剂量为2×108个UC-MSCs。结果表明肾功能改善和蛋白尿减少,而血清白蛋白升高。此外,SLE的其他指标也有所改善,包括SLE疾病活动指数 (SLEDAI)、不列颠群岛狼疮评估组 (BILAG)、抗双链DNA抗体 (dsDNA) 抗体和抗核抗体 (ANA) 滴度以及血清补体C3和C4浓度。

王等人[80]还进行了一项临床试验,其中包括40名活动性和难治性SLE患者。他们的观察显示SLEDAI 和 BILAG 评分以及蛋白尿、血清肌酐和尿素氮显着下降。此外,UC-MSC输注后白蛋白和补体的血清浓度增加。没有显示出与给药相关的不良事件。7名患者在干预 6个月后复发,表明需要进行第二次治疗以避免复发。

炎症性肠病

炎症性肠病 (IBD) 是一种慢性炎症性胃肠道和自身免疫性疾病,包括溃疡性结肠炎 (UC) 和克罗恩病 (CD)。IBD主要是由遗传易感宿主对病原微生物的不适和持续的免疫反应引起的[84]

几项研究表明,MSCs 在IBD治疗中的治疗潜力可以恢复上皮屏障的完整性[85]。在Panés 等人的3期临床研究中[86],212名患者病灶内注射同种异体AD-MSC。研究结果显示,治疗组在治疗后24周实现了意向治疗 (ITT) 和改良ITT人群的联合缓解,显示了MSC治疗CD的有效性和安全性。18名患者经历了与治疗相关的不良事件,例如肛门脓肿和直肠痛。菲兰德里亚诺斯等人[87]还报道了自体脂肪源性基质血管成分 (ADSVF) 给药后,肛周克罗恩瘘在临床上完全愈合并重新上皮化。

在Zhang等人进行的一项随机对照临床试验中,82名患者接受了UC-MSCs的静脉注射 [88]。根据他们的发现,MSC注射显着改善了CD症状。CD活性指数 (CDAI)、Harvey-Bradshaw 指数 (HBI) 和皮质类固醇水平也有所改善,并且无不良事件。

细胞应用方案

在Barnhoorn等人的一项长期回顾性试验中[89],21名难治性CD参与者接受了1×107/kg BM-MSCs 治疗。4年的随访结果显示,克罗恩瘘管闭合率在临床上有所缓解。在 MSC治疗后24周和第4年,没有一个参与者可以鉴定出抗HLA抗体。这项长期研究表明,MSC能够改善CD患者的瘘管并恢复患者的生活质量。莫伦代克等人[90]报道了另一项临床双盲研究,21名患者被分为三组,单次注射1×107 , 3×107, 和9×107 个BM-MSC。结果表明,3×107 MSCs局部治疗可以更有效地促进肛周瘘管的愈合。

因此,MSC移植是一种有效、可行、安全的治疗方法,可显着提高瘘管闭合率,提高CDAI和CDEIS评分,改善患者的生活质量。

干燥综合征

干燥综合征 (SS) 是三种最常见的自身免疫性疾病之一,其中淋巴细胞浸润到唾液腺和泪腺 [91]。它是一种多方面的疾病,其标志性特征包括口干和眼睛干燥,以及关节疼痛 [91 , 92]。由于它们在抑制许多免疫细胞的分化和增殖、炎症因子的产生和抗体的分泌方面的有益能力,它们的注射已被用作治疗SS的新方法。

细胞应用方案

在Xu等人进行的一项研究中,24名SS参与者被静脉注射UC-MSCs [93]后,干燥综合征疾病活动指数 (SSDAI) 和VAS得到改善,唾液流速增加,在MSC给药期间或之后没有发生严重的不良事件。结果表明,MSC治疗疾病的有益特性归因于其免疫调节特性,例如调节CD4+T淋巴细胞,Tregs和Th2细胞的上调,以及T17和Tfh炎症反应的下调

自身免疫性肝病

自身免疫性肝病 (AILD) 是一种由免疫系统功能障碍引起的慢性肾脏疾病,包括自身免疫性肝炎 (AIH)、原发性胆汁性胆管炎 (PBC) 和原发性硬化性胆管炎 (PSC)。这些病症的临床症状包括:疲劳、食欲减退、肝痛和巩膜黄疸,并导致肝功能标志物异常,例如丙氨酸氨基转移酶 (ALT)、天冬氨酸氨基转移酶 (AST)、碱性磷酸酶 (ALP)、γ-谷氨酰转移酶 (GGT)、IgM、IgG 以及血液检测中自身抗体的存在[94,95]

细胞应用方案

在Wang等人进行的一项初步研究中,7名PBC患者每月一次静脉注射UC-MSCs(0.5×106个细胞/kg),共3次[96]。MSC移植后,血清ALP和GGT值显着降低,但在试验期间和试验后未观察到不良事件。PBC患者的一些常见表现如乏力和瘙痒明显改善。这些发现表明MSC移植可以降低PBC的严重程度,是安全可行的疗法。在另一项研究中,10名PBC患者接受了单剂量3–5×105个细胞/kg异基因BM-MSCs [97]。这项研究的结果表明,MSC移植的参与者的生活质量得到了提高。肝脏生物标志物显示,在12个月的随访期间,干预后ALT、AST、GGT、IgM和直接胆红素水平较之前显着降低。此外,参与者外周血单个核细胞中Treg细胞水平显着上调,而CD8+T细胞水平在输注增强PBC的BM-MSCs后降低。他们的观察表明,IL-10的水平也增加了,而没有报告与治疗相关的副作用。

迄今为止,还没有临床研究来评估MSCs对AIH和PSC等其他AILD 的影响。

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结论与展望

近年来,间充质干细胞因其安全易获得、高增殖能力和多分化的潜能、抗炎和免疫调节特性以及促进再生等有益特性,在各种自身免疫性疾病的临床试验和治疗中极具价值。除此之外,它们的低致瘤作用以及较的免疫原性使这些细胞成为临床治疗各种疾病和再生疗法的新兴选择。根据作者报告中列举的临床试验,与单次输注相比,MSCs的重复给药具有更好的效果MSCs在大多数研究中都是静脉注射,注射剂量主要在1×1061×108个细胞/kg之间

此外,MSC移植与肿瘤和感染的发生没有显着关联。然而,对于MSC移植改善各种自身免疫性疾病的机制仍然缺乏了解,探索这些机制可以促进MSC修饰并增强其未来的临床应用。

部分名词注解:

AILD:自身免疫性肝病

AIH:自身免疫性肝炎

ALT:丙氨酸氨基转移酶

AST:天冬氨酸氨基转移酶

ALP:碱性磷酸酶

GGT:γ-谷氨酰转移酶

ANA:抗核抗体

ADSVF:脂肪来源的基质血管分数

ASCs:脂肪组织来源的基质/干细胞

AD-MSCs:脂肪来源的间充质干细胞

Anti-CCP:抗环瓜氨酸肽

APRIL:增殖诱导配体

BAFF:B细胞激活因子

BM:骨髓

BILAG:不列颠群岛狼疮评估小组

BM-HSC:骨髓来源的造血干细胞

Bregs:调节性 B 细胞

CD:克罗恩病

CNS:中枢神经系统

CXCL12:CXC 基序趋化因子配体 12

CRP:C反应蛋白

CCL2:CC基序趋化因子配体2

CDAI:克罗恩病活动指数

CDEIS:克罗恩病内镜严重程度指数

CXCR4:CXC趋化因子受体4

DsDNA:抗双链 DNA 抗体

DMARDs:改善疾病的抗风湿药

EDSS:扩大的残疾状况量表

HbA1C:糖化血红蛋白

HBI:哈维-布拉德肖指数

HGF:肝细胞生长因子

HLA:人类白细胞抗原

IBD:炎症性肠病

IDO:吲哚胺 2, 3-双加氧酶

IL-10:白细胞介素10

IFN-γ:干扰素-γ

IV:静脉

IT:鞘内

IS-AD-MSC:自体胰岛素分泌脂肪来源的间充质干细胞

ISCT:国际细胞治疗学会

MSCs:间充质干细胞

MS:多发性硬化症

MRI:磁共振成像

MTX:甲氨蝶呤

NPs:神经祖细胞

NSAIDs:非甾体抗炎药

PBC:原发性胆汁性胆管炎

PSC:原发性硬化性胆管炎

PBMCs:外周血单个核细胞

RA:类风湿关节炎

SAARDs:慢效抗风湿药

sHLA-G:可溶性人白细胞抗原-G

SLE:系统性红斑狼疮

SLEDAI:系统性红斑狼疮疾病活动指数

SS:干燥综合征

SSDAI:干燥综合征疾病活动指数

SDF-1:基质细胞衍生因子-1

TNF-α:肿瘤坏死因子α

Th17:T辅助细胞17

T1DM:1型糖尿病

Treg:调节性T细胞

UC:脐带

UC:溃疡性结肠炎

WJ:华通氏胶

参考文献

1、https://stemcellres.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/s13287-022-02781-7.pdf

发布者:木木夕,转转请注明出处:https://www.cells88.com/cells/gxb/13007.html

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上一篇 2022-05-16 14:18
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