近日，國內(nèi)學(xué)者在一篇綜述中，全面分析了間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）及其衍生物在藥物輸送、腫瘤治療、免疫調(diào)節(jié)、組織再生等領(lǐng)域研究現(xiàn)狀。此外，還探討了干細(xì)胞治療局限性和臨床轉(zhuǎn)化挑戰(zhàn)，旨在確定重要發(fā)展領(lǐng)域和未來潛在方向。

引 言：近年來，MSCs越來越受到臨床關(guān)注，其載藥和衍生物已被證明可以將藥物和治療性細(xì)胞因子遞送至損傷部位。據(jù)報道，MSCs可用于神經(jīng)分化、炎癥減輕和各種腫瘤模型，如黑色素瘤、結(jié)腸癌、胰腺癌、乳腺癌和肝細(xì)胞癌等。

嵌合抗原受體(CAR)廣泛用于T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，盡管具有療效，但CAR相關(guān)療法面臨著諸如CAR攜帶細(xì)胞持久性差、細(xì)胞因子釋放綜合征和細(xì)胞功能障礙等挑戰(zhàn)。

最近的研究表明，MSCs可以增強(qiáng)基于CAR療法功能，并幫助克服這些缺點(diǎn)，提高細(xì)胞療法整體有效性。Sirpilla團(tuán)隊(duì)使用E-鈣粘蛋白靶向嵌合抗原受體構(gòu)建CAR-MSCs，以增強(qiáng)炎癥部位的免疫抑制效力，同時保持其干細(xì)胞表型和實(shí)驗(yàn)的安全性。

Aliperta等使用MSCs作為自主細(xì)胞機(jī)器，連續(xù)生產(chǎn)最人性化的抗CD33-抗CD3 bsAb，使其能夠?qū)⑷祟怲細(xì)胞重定向到表達(dá)CD33的白血病細(xì)胞，這項(xiàng)研究表明，MSCs修飾的CAR在調(diào)節(jié)T細(xì)胞等其它免疫細(xì)胞增殖的同時具有更大殺傷力。

一、MSCs起源和與優(yōu)勢

20世紀(jì)70年代，F(xiàn)riedenstein等首先將MSCs鑒定為骨髓中紡錘形、貼壁的非造血干細(xì)胞。 根據(jù)國際細(xì)胞與基因治療學(xué)會（ISCT）資料，流式細(xì)胞術(shù)檢測MSCs時，發(fā)現(xiàn)CD105、CD90、CD73的表達(dá)率超過95%，CD45、CD34的表達(dá)率低于5%，同時滿足塑料粘附的標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)條件，且具有向成骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和成軟骨細(xì)胞分化的潛力，則可認(rèn)為所獲得的樣品為MSCs。

MSCs療法關(guān)鍵優(yōu)勢是它能夠優(yōu)先歸巢到受損組織，這一特性在組織再生中非常重要，這反映了干細(xì)胞和祖細(xì)胞募集和歸巢到需要修復(fù)的受損組織能力。與白細(xì)胞遷移到炎癥部位的過程不同，MSCs歸巢分為非系統(tǒng)性歸巢和系統(tǒng)性歸巢。非系統(tǒng)歸巢是指MSCs局部移植到受損部位，而系統(tǒng)歸巢是指MSCs在受損組織釋放的歸巢促進(jìn)因子的引導(dǎo)下，通過血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移到靶組織（圖1）。

二、MSCs作為藥物遞送載體

目前MSCs療法已成為抗腫瘤治療和組織再生的一個突出領(lǐng)域，它的臨床應(yīng)用潛力已擴(kuò)展到全身性疾病，如移植物抗宿主病(GVHD)、紅斑狼瘡、心肌梗塞、中風(fēng)、自閉癥、多發(fā)性硬化癥、肝硬化、糖尿病、肺損傷和癌癥等（圖2）。

1.腫瘤治療：癌癥是世界范圍內(nèi)一個主要公共衛(wèi)生問題，嚴(yán)重威脅著人類健康，大量研究一致表明MSCs參與癌癥的發(fā)生、發(fā)展、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。此外，研究證實(shí)了MSCs免疫調(diào)節(jié)特性及其選擇性遷移到炎癥和腫瘤部位的能力，使其成為靶向遞送抗腫瘤治療有前途的載體。

作為抗腫瘤藥物載體，MSCs可以進(jìn)行基因工程改造，以表達(dá)或分泌多種抑制癌癥生長和進(jìn)展的治療劑，這些藥物包括治療性蛋白質(zhì)、自殺基因和溶瘤病毒，細(xì)胞因子和生長因子已被確定為腫瘤發(fā)展中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，因此，基于細(xì)胞因子和生長因子的治療性蛋白質(zhì)阻礙腫瘤生長或作為促腫瘤因子的抑制劑已成為潛在的抗腫瘤藥物。

此外，MSCs還被設(shè)計(jì)為分泌自殺基因，將無毒試劑轉(zhuǎn)化為有毒抗腫瘤藥物，通過基因?qū)虻拿盖八幆煼?，可以利用?xì)菌和酵母胞嘧啶脫氨酶(CD)的酶活性將毒性較小的底物5-氟胞嘧啶(5-FC)轉(zhuǎn)化為5-FU，來規(guī)避5-FU的全身毒性。

2.免疫調(diào)節(jié)：迄今為止，MSCs已通過直接細(xì)胞間接觸和可溶性因子的旁分泌表現(xiàn)出免疫調(diào)節(jié)作用，包括調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞增殖、抑制樹突狀細(xì)胞活化、調(diào)節(jié)B細(xì)胞增殖和功能、誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞增殖和抑制自然殺傷細(xì)胞活化。

在體外，MSCs已被證明可以通過上調(diào)細(xì)胞間粘附分子-1（ICAM-1）和血管細(xì)胞粘附分子-1 （VCAM-1）來抑制幼稚和記憶T細(xì)胞與抗原呈遞細(xì)胞的通訊，ICAM-1是T細(xì)胞活化和白細(xì)胞募集到炎癥部位的關(guān)鍵。此外，表達(dá)Toll樣受體3和Toll樣受體4的MSCs也已被證明在感染存在的情況下可以恢復(fù)有效的T細(xì)胞反應(yīng)。

多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，用缺氧和免疫調(diào)節(jié)因子預(yù)處理的MSCs，可以通過增加旁分泌效應(yīng)和抗氧化活性以及在急性腎損傷和博來霉素誘導(dǎo)的肺纖維化中觀察到血管生成因子分泌來增加其生存潛力和療效。

3.纖維化疾?。?/strong>器官纖維化的原因之一是成纖維細(xì)胞的可塑性，研究表明，脂肪細(xì)胞和脂肪樣細(xì)胞在肺、肝和皮膚纖維化的發(fā)展過程中轉(zhuǎn)化為分泌膠原蛋白的肌成纖維細(xì)胞，肌成纖維細(xì)胞是參與纖維化的原代細(xì)胞，它們的激活可由多種機(jī)制觸發(fā)，包括來自巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的旁分泌信號或來自肌成纖維細(xì)胞本身的自分泌信號。

Schermulty等在纖維化發(fā)展過程中，發(fā)現(xiàn)形成的基因工程肌成纖維細(xì)胞在肺中再生成脂肪樣細(xì)胞和脂肪細(xì)胞。鑒于MSCs的多向分化潛力，研究MSCs衍生的肌成纖維細(xì)胞可能為未來抗纖維化疾病治療提供有價值的提示。    

三、MSCs衍生物作為藥物遞送載體

載藥和基因修飾的MSCs可以將藥物和治療性細(xì)胞因子輸送到損傷或炎癥部位，因此可用于再生和抗腫瘤治療。從細(xì)胞衍生的肽修飾到基于細(xì)胞的藥物遞送系統(tǒng)，基因工程和仿生學(xué)提供了一種納米顆粒的新策略，是藥物治療的有吸引力的候選者。在這里，我們總結(jié)了一些關(guān)于MSCs及其衍生物在疾病治療中的應(yīng)用研究（表1）。

四、MSCs臨床轉(zhuǎn)化挑戰(zhàn)

MSCs作為一種細(xì)胞療法應(yīng)用最為廣泛，與其它細(xì)胞療法不同，MSCs的治療效果不僅依賴于細(xì)胞與細(xì)胞的接觸，而且可能存在打了就跑的機(jī)制。細(xì)胞與細(xì)胞之間的接觸是通過與相鄰或附近細(xì)胞形成間隙連接或隧道納米管來實(shí)現(xiàn)，從而允許小分子、肽和細(xì)胞器的轉(zhuǎn)移。

Bahr等檢查了18名接受人類白細(xì)胞抗原不匹配的MSCs移植患者尸檢材料，發(fā)現(xiàn)長期移植的MSCs似乎只有非常低的水平，這可能是由于接受者免疫系統(tǒng)的排斥，或靜脈移植后無法存活。因此，他們提出，MSCs似乎是通過“肇事逃逸”機(jī)制來調(diào)節(jié)其功能，而不是通過持續(xù)植入受損組織。

雖然MSCs通過短暫的“打了就跑”機(jī)制發(fā)揮治療功能，但保護(hù)MSCs免受免疫檢測并延長其在體內(nèi)的持續(xù)時間可能會改善臨床結(jié)果并防止患者對供體抗原過敏。因此，MSCs以旁分泌方式分泌可溶性細(xì)胞因子、生長因子、激素和miRNA。

截至目前，全球已有數(shù)十種MSCs療法獲得批準(zhǔn)，Alofisel是歐盟批準(zhǔn)的第一個同種異體干細(xì)胞療法。盡管一些MSCs療法取得了成功，但仍然存在一些因素可能導(dǎo)致臨床結(jié)果不理想，例如MSCs產(chǎn)品質(zhì)量、管理和宿主等因素。

研究表明，冷凍保存的MSCs抑制免疫抑制和T細(xì)胞增殖的能力下降。據(jù)Hofmann等報道，在局部施用MSCs治療幾個小時后，只有不到5%的注射細(xì)胞保留在注射部位。因此，為了提高治療效果，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)MSCs的保留和存活。

總 結(jié)：在這篇綜述中，我們分析了MSCs治療現(xiàn)狀以及臨床治療轉(zhuǎn)化應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)，發(fā)現(xiàn)各種生物、生化和生物物理因素通過細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)和體外和體內(nèi)生物活性因子之間的相互作用均會影響MSCs存活和歸巢能力。因此，通過調(diào)節(jié)上述因素來減少細(xì)胞損傷，提高M(jìn)SCs存活率，增加MSCs歸巢能力，提高M(jìn)SCs植入效率。

對于MSCs大規(guī)模臨床生產(chǎn)和使用，重要的是規(guī)范和優(yōu)化細(xì)胞來源和培養(yǎng)物價格調(diào)整，制定更詳細(xì)和準(zhǔn)確的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，明確生物學(xué)機(jī)制，并制定MSCs來源和組合的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)劃，根據(jù)不同類型的疾病來選用生物材料，使MSCs盡快臨床轉(zhuǎn)化。

參考資料：

Ruiyan Mei, Zhuo Wan, Cheng Yang, Xiangjing Shen,Ronglin Wang, Haihua Zhang, Rui Yang, Junqiang Li,Yang Song and Haichuan Su.Advances and clinical challenges of mesenchymal stem cell therapy.DOI 10.3389/fimmu.2024.1421854.