最近在新生兒重癥監(jiān)護方面取得了進展，但各種新生兒疾病，包括極早產(chǎn)兒的支氣管肺發(fā)育不良 (BPD) 和腦室內(nèi)出血 (IVH) 以及晚期早產(chǎn)兒和足月新生兒的缺氧缺血性腦病 (HIE)，仍然是導(dǎo)致死亡和死亡的主要原因發(fā)病率。由于沒有針對這些疾病的有效治療方式，因此開發(fā)新的、安全且有效的療法來改善這些頑固和破壞性新生兒疾病的結(jié)果是一個緊迫而重要的問題。

間充質(zhì)干細胞 (MSC) 移植已成為一種新的有前途的治療策略，用于治療具有復(fù)雜多因素病因的頑固性和破壞性新生兒疾病，包括支氣管肺發(fā)育不良 (BPD)、腦室內(nèi)出血 (IVH) 和缺氧缺血性腦病 (HIE) 。

為了應(yīng)對炎癥和有害環(huán)境，MSCs分泌各種旁分泌因子，這些因子具有多種修復(fù)功能，包括發(fā)揮抗炎、抗氧化、抗凋亡和抗纖維化作用，以增強受損細胞和組織的再生。

在這篇綜述中，韓國首爾成均館大學(xué)醫(yī)學(xué)院三星醫(yī)療中心兒科總結(jié)了干細胞研究的最新進展，重點關(guān)注MSCs在預(yù)防和治療新生兒BPD、IVH和HIE中的應(yīng)用，特別強調(diào)臨床前和臨床數(shù)據(jù)。

間充質(zhì)干細胞移植治療作用的機制

間充質(zhì)干細胞的治療作用的機制需要進一步闡明。最初的假設(shè)，即間充質(zhì)干細胞可能分化成修復(fù)性后代，已被普遍拒絕。相反，間充質(zhì)干細胞作用的主要治療機制被認(rèn)為涉及執(zhí)行修復(fù)功能的旁分泌因子，協(xié)調(diào)針對損傷的內(nèi)源性修復(fù)，相當(dāng)多的研究表明，間充質(zhì)干細胞分泌廣泛的生長因子和細胞因子，具有直接的免疫調(diào)節(jié)作用。這些是具有復(fù)雜貨物的膜結(jié)合載體的異質(zhì)集合，包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸，它們向其他細胞傳遞信號并改變其功能。

局部或全身移植的間充質(zhì)干細胞用于治療各種損傷，通過分泌可溶性旁分泌分子和EVs（或外泌體）或?qū)⒕€粒體從間充質(zhì)干細胞轉(zhuǎn)移到宿主細胞，發(fā)揮抗炎、抗凋亡、抗氧化、抗纖維化、抗菌和穩(wěn)定通透性的作用。

考慮到上述發(fā)現(xiàn)，移植的間充質(zhì)干細胞被認(rèn)為是作為一個 “旁分泌因子工廠”，對當(dāng)?shù)匚h(huán)境和損傷部位的線索進行感應(yīng)和反應(yīng)，并分泌多種旁分泌因子，發(fā)揮多種修復(fù)功能，包括發(fā)揮抗炎、抗凋亡、抗氧化、抗纖維化和抗菌作用。這與藥物治療形成鮮明對比，后者是以特定劑量提供單一藥劑。

鑒于間充質(zhì)干細胞對旁分泌因子的這些有利影響，并得到臨床前研究的支持，幾個臨床試驗調(diào)查間充質(zhì)干細胞作為棘手的新生兒疾病的新治療選擇，已經(jīng)完成或正在進行。

間充質(zhì)干細胞療法的優(yōu)化

最佳細胞來源

已在廣泛的成人和出生相關(guān)或圍產(chǎn)期組織中發(fā)現(xiàn)MSC，包括骨髓、脂肪、胎盤、羊水、沃頓凍和臍帶血（UCB）。與從成人脂肪或骨髓獲得的間充質(zhì)干細胞相比，來源于出生相關(guān)妊娠組織，如UCB，沃頓氏果凍和胎盤的間充質(zhì)干細胞顯示出增加的趨化因子、促炎癥蛋白和生長因子的分泌，以及更高的細胞增殖率。

我們臨床研究發(fā)現(xiàn)UCB來源的間充質(zhì)干細胞在改善肺部損傷方面的療效優(yōu)于脂肪組織來源的間充質(zhì)干細胞或單核細胞。因此，出生相關(guān)組織可能被視為一個有前途的間充質(zhì)干細胞來源，可用于新生兒疾病的臨床治療。

最佳給藥途徑

為了確定新生兒疾病干細胞治療的給藥途徑，已經(jīng)考慮了全身途徑，如靜脈內(nèi)或腹膜內(nèi)，以及局部途徑，如氣管內(nèi)、鼻內(nèi)和腦室內(nèi)。當(dāng)肺部被靶向時，干細胞治療的全身靜脈內(nèi)途徑簡單、方便且合適，因為靜脈內(nèi)給藥的細胞最初保留在肺部。

然而，與局部移植途徑相比，全身靜脈途徑存在一些缺點，包括肺栓塞的可能性、非特異性損傷部位靶向以及無法穿過完整的血腦屏障。

在我們之前使用BPD動物模型的研究中，盡管MSCs的劑量高出五倍，但全身注射后的治療效果低于局部氣管內(nèi)注射。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)表明供體細胞與宿主損傷部位的接近程度可能會影響MSCs的治療效果。因此，局部注射可能是MSC移植治療新生兒疾病的首選途徑。（而不是全身注射）

間充質(zhì)干細胞注射的最佳時機

臨床轉(zhuǎn)化中的另一個重要問題是確定MSC注射的最佳時間。在先前使用BPD和IVH大鼠模型的研究中，在炎癥反應(yīng)高峰的早期急性期移植MSC顯示出優(yōu)于炎癥反應(yīng)逐漸消退的晚期移植的治療效果。與晚期注射相比，早期注射MSCs誘導(dǎo)高氧肺損傷動物模型中VEGF和HGF等生長因子的表達上調(diào)并在新生IVH幼鼠模型中下調(diào)炎性細胞因子的表達，包括IL-1α/β、IL-6和TNF-α。為了應(yīng)對炎癥環(huán)境，MSCs會產(chǎn)生調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的可溶性有益因子。這種在損傷后急性炎癥高峰期早期移植的時機可能會誘導(dǎo)MSCs產(chǎn)生更好的治療效果，包括增強的旁分泌能力。因此，為了獲得更好的治療效果，可能需要在損傷后立即移植MSC。

最佳間充質(zhì)干細胞劑量

捐贈的間充質(zhì)干細胞在BSD、 IVH、或HIE的不同動物模型中的治療效果有很大的差異，這些都是基于移植的時間和途徑。因此，在確定最佳治療效果的間充質(zhì)干細胞的最佳劑量時，應(yīng)考慮到間充質(zhì)干細胞移植的具體時間和途徑。

細胞預(yù)處理

通過在體外暴露于各種刺激，包括缺氧、生長因子、激素和特定的藥物制劑，對間充質(zhì)干細胞進行預(yù)處理，可以增強其分泌的旁分泌因子；營養(yǎng)、免疫調(diào)節(jié)、抗凋亡和促進血管生成的作用；因此，它們對各種損傷的治療潛力。我們還表明，對沃頓果凍衍生的間充質(zhì)干細胞進行凝血酶預(yù)處理，可以提高間充質(zhì)干細胞對嚴(yán)重HIE的治療效果。

間充質(zhì)干細胞治療BPD、IVH、HIE臨床試驗報道

干細胞治療支氣管肺發(fā)育不良 (BPD)

盡管目前正在進行多項MSC治療BPD的臨床試驗，但迄今為止已經(jīng)完成并報告了兩項早產(chǎn)兒BPD的MSC移植臨床試驗。

2014年，我們開展了新生兒干細胞移植的首次人體I期臨床試驗，其中單劑量的同種異體人類UCB衍生的MSCs被氣管內(nèi)移植到九名極早產(chǎn)兒中，平均胎齡為25.3±0.9周，出生體重為793±127g，出生后平均天數(shù)為10.4±2.6。這項使用1×107或2×107個細胞/kg的劑量遞增研究表明該程序安全可行，沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的不良事件。在隨后的兩年隨訪研究中，沒有報告不良的呼吸、生長或神經(jīng)發(fā)育結(jié)果。

2019年，在美國進行了一項使用氣管內(nèi)UCB-MSC移植的類似1期劑量遞增研究，其中12名妊娠28周前出生的極低出生體重嬰兒對治療的耐受性良好。

2018年，一項與該試驗相關(guān)的案例研究報告稱，在兩名患有嚴(yán)重和確診BPD的嬰兒中重復(fù)靜脈注射骨髓來源的MSC可導(dǎo)致促炎生物標(biāo)志物水平降低，而不會發(fā)生不良事件。

2018年，在另一項1期臨床試驗是在6名已確診BPD的極低出生體重嬰兒中進行的，使用的劑量為1×106人羊膜上皮細胞/kg。這些具有干細胞樣特征的細胞的靜脈內(nèi)移植具有良好的耐受性，除了在其中一名嬰兒中觀察到的肺栓塞事件，這導(dǎo)致使用替代給藥方法。一項為期兩年的隨訪研究報告沒有發(fā)生長期不良事件。

干細胞治療腦室內(nèi)出血 (IVH)

2018年，對于IVH，僅進行了一項干細胞移植的1期臨床試驗。在這項研究中，9名平均胎齡為26.1±0.7周、出生體重為808±85g、被診斷患有嚴(yán)重IVH（4級）的早產(chǎn)新生兒被納入，并注射了單劑量的同種異體UCB衍生的MSCs進入腦室內(nèi)。移植在診斷后7天內(nèi)進行，平均出生后第11.6±0.9天，使用5×106和1×107細胞/kg兩種遞增劑量的MSC。在這項研究中，沒有嬰兒死亡或出現(xiàn)與干細胞移植相關(guān)的嚴(yán)重不良反應(yīng)。嚴(yán)重腦室內(nèi)出血的早產(chǎn)兒腦室內(nèi)移植間充質(zhì)干細胞可能是安全可行的，值得進一步的II期研究。

干細胞治療缺氧缺血性腦病

迄今為止，已經(jīng)進行了一項使用MSCs進行HIE的臨床試驗，并將其報告為摘要。在這項研究中，共有6名妊娠35周后出生并接受低溫治療的 HIE新生兒被納入。MSCs在出生后48小時內(nèi)在體溫過低的情況下被輸注，除了一名嬰兒在出生后71小時接受了細胞，還有兩名嬰兒在2個月時接受了第二劑MSCs。每次靜脈輸注2×106個細胞/kg的同種異體臍帶組織來源的MSCs 。然而，接受這些MSCs的嬰兒在重新加熱后仍然沒有癥狀，沒有嬰兒表現(xiàn)出與MSC相關(guān)的輸注反應(yīng)；除上述研究外，還報道了一項使用臍帶血治療的臨床試驗。

在臍帶血治療HIE中，2020年日本科學(xué)家發(fā)表在Scientific Reports期刊中的《自體臍帶血治療HIE的可行性和安全性初步研究》（Autologous cord blood cell therapy for neonatal hypoxic-ischaemic encephalopathy: a pilot study for feasibility and safety）一文，該研究方案，自體臍帶血均在72小時內(nèi)進行了回輸。

結(jié)果顯示，入組的6名HIE患兒，自體臍帶血回輸30天后，全部擺脫了循環(huán)和呼吸支持；18個月后，4名嬰兒神經(jīng)功能發(fā)育正常且沒有任何損傷，另2名嬰兒也延遲了腦癱的發(fā)生。

截至目前，相當(dāng)多的文獻資料和臨床研究報道了使用臍帶血回輸療法治療HIE。自體臍帶血回輸治療HIE安全且有效，又因其感染和免疫排斥風(fēng)險低等優(yōu)勢，一直備受國內(nèi)外專家認(rèn)可。

結(jié)論

改善患有頑固性新生兒疾病的新生兒和早產(chǎn)兒的結(jié)局具有挑戰(zhàn)性，因為這些疾病發(fā)生在未成熟和發(fā)育中的器官中，并且具有復(fù)雜的潛在病理生理損傷機制。因此，與改變或控制單一通路的單一藥物治療的效果不同，MSC治療通過各種旁分泌和免疫調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)多個通路，可能是這些新生兒疾病的一種有前途的新治療方式。

隨著越來越多的臨床前證據(jù)證明間充質(zhì)干細胞治療新生兒疾病的作用，針對每種疾病的幾項早期臨床試驗最近已經(jīng)完成，顯示出這種療法的安全性和可行性令人鼓舞的積極結(jié)果。所以，MSC治療有望在這些難治性新生兒疾病的治療中引發(fā)新的范式轉(zhuǎn)變。

參考資料：主要參考文獻省略（可后臺留言獲取）

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