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干细胞治疗肝纤维化/肝硬化:临床进展和治疗潜力

发表时间:2022-07-28 18:51

近日,近日,发表于《Stem Cell Research & Therapy》上的一篇综述对干细胞治疗肝纤维化/肝硬化:临床进展和治疗潜力的临床研究进行了系统总结综述将总结已发表的干细胞治疗肝纤维化/肝硬化的临床试验,并提供各种细胞来源、细胞剂量和递送方法的最新概述。


干细胞治疗肝纤维化/肝硬化:临床进展和治疗潜力


肝病每年导致全球约200万人死亡,占每年死亡总数的3.5%,其中100万人死于肝硬化并发症。肝硬化是全球第11位最常见的死亡原因,未来全球死于该原因的人数和比例将继续增加(2017年肝硬化死亡人数超过132万人,但1990年死亡人数不到 899,000)。


慢性肝病一般按严重程度分为四个阶段:


①炎症

②肝纤维化

③肝硬化

④终末期肝病 (ESLD) 或肝癌


肝病进程

肝病进程


这通常是一个连续的过程,其中晚期肝硬化或ESLD的肝功能不可逆地受损;唯一的治疗方法是正交各向异性肝移植(OLT)。由于OLT的主要局限性,如免疫排斥反应、术后不良并发症、器官短缺等,我们应该探索新的治疗策略被提上日程。


1976年,第一个临床前原代人肝细胞(PHHs)移植阐明细胞疗法的前景。此后,慢性肝病的细胞疗法发展迅速。PHHs被认为是治疗代谢性肝病的理想来源,并已投入临床应用。然而,PHHs很难在体外扩增,而且它们的来源非常有限,以至于人们不得不转向额外的细胞来源。


目前,干细胞在I期和II期临床试验中对治疗肝纤维化和肝硬化有效的证据引起了人们的关注,希望干细胞疗法能够逆转肝纤维化和肝硬化。



干细胞治疗肝病的机制


供体干/祖细胞的作用机制先前已总结为两个主要途径:


1、分化成功能细胞以替代受损细胞;

2、产生增强患者自身组织驻留祖细胞增殖或成熟的生物活性因子和调节炎症进展的免疫调节因子。


虽然第一个实际上需要数周才能完成并且不足以支持肝功能或恢复器官,但第二个在很大程度上被认为是突出和有效的。此外,在纤维化疾病中,据报道,干细胞分泌的细胞外基质 (ECM) 重塑介质如基质金属蛋白酶 (MMP) 和金属蛋白酶组织抑制剂 (TIMP) 有助于纤维化逆转。与传统治疗方案相比,基于干细胞的疗法对患者的侵入性低于手术方法,并且免疫排斥的风险较低。


间充质干细胞



干细胞治疗肝硬化/纤维化的临床进展


当在clinicaltrials.gov上搜索条件“肝病”和“干细胞”等其他术语时,共有160个使用干细胞治疗肝病的临床试验,包括终末期肝病、肝癌、肝发现已登记肝纤维化和肝硬化,其中75项试验(47%)侧重于肝硬化或肝纤维化(不包括已终止和撤回的试验)。在这75个案例中,大多数试验集中在 I/II 期(36%)(图1A)


肝纤维化或肝硬化中注册的干细胞相关临床试验的分类

肝纤维化或肝硬化中注册的干细胞相关临床试验的分类

A按临床阶段分类的临床试验;B目前临床试验中应用的不同干细胞;UCMSC,脐带间充质干细胞;BMMSC,骨髓间充质干细胞;ADMSC,脂肪来源的间充质干细胞;LDMSC,肝源性间充质干细胞;MenSC,经血来源的间充质干细胞;SHED,来自人类脱落的乳牙的干细胞;HSC,造血干细胞;G-CSF,粒细胞集落刺激因子;BMMNC,骨髓单个核细胞;EPC,内皮祖细胞;HLC,肝细胞样细胞;C按递送途径分类的临床试验。从收集的所有数据www.clinicaltrials.gov


对于细胞疗法,以下是特别值得关注的:细胞类型、细胞数量和给药途径。


用于治疗肝纤维化或肝硬化的细胞来源多种多样,最广泛使用的是间充质干细胞 (MSCs) (73%) (图1B )。


目前应用于临床试验的间充质干细胞来自不同组织,如骨髓、脐带、脂肪、经血、牙髓和肝脏。此外,荟萃分析表明,源自骨髓的干细胞比源自脐带的干细胞更有效,并且在终末期肝病(MELD)评分、白蛋白(ALB)水平、丙氨酸氨基转移酶(ALT ) 水平和总胆红素 (TBil) 发生在骨髓间充质干细胞 (BMMSC) 组比脐带间充质干细胞 (UCMSC) 组效果更好。


治疗需要1×106或更多的细胞计数。细胞剂量取决于患者体重、临床情况、给药途径和细胞类型。在肝硬化或肝衰竭中,肝细胞移植旨在为受损肿块提供功能性实质支持,从而为肝脏的恢复提供桥梁。基于这一概念,细胞计数约为理论肝脏质量的10-15%,高于肝脏代谢紊乱。注射的最大细胞量不超过肝实质的5%(约1×10^11个肝细胞)。


细胞治疗途径目前分为两类:干细胞悬液输注或干细胞生物工程改造产物移植。通过肝动脉给药(32%)是大多数临床试验的首选(图1 C)。这可能是因为通过肝动脉输注的干细胞比静脉输注具有更好的移植能力。


除了临床试验的细节,细胞疗法的安全性和有效性是最关键的。干细胞在治疗肝硬化或肝纤维化的临床试验中取得了惊人的进展。可用于评估干细胞效率的常用指标是血清ALB水平、血清胆红素、Child-Pugh评分和MELD评分


安全性评估主要根据术后不良并发症,如发热、过敏反应、咳嗽、胸闷和呼吸困难等。虽然这些临床试验看起来更安全,但仍需要更大规模的研究。使用干细胞治疗肝纤维化或肝硬化的代表性临床试验见表1。


表1使用干细胞治疗肝纤维化或肝硬化的代表性临床试验

表1使用干细胞治疗肝纤维化或肝硬化的代表性临床试验



用于肝纤维化/肝硬化治疗的干细胞类型


从上述临床试验中,我们了解到有多种细胞类型可用于治疗肝纤维化和肝硬化,以下是所提及的细胞类型的详细说明(图2)。


用于治疗肝纤维化/肝硬化的候选干细胞类型

用于治疗肝纤维化/肝硬化的候选干细胞类型


用于治疗肝纤维化/肝硬化的不同类型的干细胞,尤其是间充质干细胞,可以来源于脂肪、脐带、牙齿、骨髓、血液、肝脏等多种组织。体外分化的肝细胞样细胞和EPCs可以也可用作替代细胞来源。MSC,间充质干细胞;HSC,造血干细胞;BMMNC,骨髓单个核细胞;EPC,内皮祖细胞;FGF2,成纤维细胞生长因子 2;FGF4,成纤维细胞生长因子 4;BMP4,骨形态发生蛋白 4;HGF,肝细胞生长因子;OSM,制瘤素 M;ITS,胰岛素-转铁蛋白-硒;VEGF,血管内皮生长因子;IGF-1,胰岛素样因子-1;bFGF,碱性成纤维细胞生长因子;EGF,表皮生长因子



各种干细胞的潜在局限性和优势


在本节中,我们将注意力和批评集中在描述使用不同来源干细胞的差异和不同效力上。表2描述了不同来源的干细胞及其在临床应用中的优缺点。


各种干细胞治疗肝纤维化/肝硬化的优点和缺点



干细胞治疗肝纤维化的机制


肝纤维化的发展是伤口愈合的过程,涉及肝细胞死亡、免疫细胞浸润、肝损伤、肌成纤维细胞活化和细胞外基质过度沉积等五个关键因素。


干细胞治疗肝纤维化的机制

干细胞移植治疗肝纤维化的机制

干细胞,主要是间充质干细胞,通过迁移和转分化替代肝细胞功能,分泌多种细胞因子促进肝细胞增殖,增强肝细胞抗凋亡和抗氧化能力,促进LESC增殖,抑制肝巨噬细胞炎症因子的分泌, 抑制肝星状细胞的活化, 促进活化细胞的凋亡, 关键是降解 ECM, 延缓肝纤维化的进程



结论和未来展望


我们从临床进展、临床阶段和干细胞给药的角度总结了目前可用于肝硬化和肝纤维化临床试验的干细胞来源。临床研究发现干细胞移植治疗肝纤维化主要机制有肝再生、免疫调节、抗肝损伤、抑制肌成纤维细胞活性、细胞外基质降解和重塑,多项项临床试验证明了干细胞治疗肝纤维化/肝硬化具有临床应用潜力。


目前,用间充质干细胞对肝病进行治疗临床试验还在增加。相信未来,无论是肝炎还是需要肝移植治疗的重症肝病,都会迎来更好的治疗局面,为肝脏疾病的治愈带来更多希望。


作者和附属机构

兰州大学第一临床医学院,兰州,

中国Pinyan Liu, Yongcui Mao, Ye Xie, Jiayun Wei & Jia Yao

甘肃省生物治疗与再生医学重点实验室,兰州,中国


参考资料:刘,P.,毛,Y.,谢,Y .等。干细胞治疗肝纤维化/肝硬化:临床进展和治疗潜力。 干细胞研究 13, 356 (2022)。https://doi.org/10.1186/s13287-022-03041-5

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