肺纖維化疾病背景與治療困境：肺纖維化以進(jìn)行性肺間質(zhì)瘢痕化為特征，其核心病理機(jī)制為免疫細(xì)胞異常活化（巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞）→慢性炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)→成纖維細(xì)胞過(guò)度活化→細(xì)胞外基質(zhì)（膠原、纖連蛋白）病理性沉積→肺泡結(jié)構(gòu)破壞及呼吸衰竭。現(xiàn)有藥物（如吡非尼酮、尼達(dá)尼布）僅能延緩進(jìn)展，無(wú)法逆轉(zhuǎn)纖維化或促進(jìn)組織再生，亟需創(chuàng)新療法突破治療瓶頸。

近年來(lái)，人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞 (UCMSC) 已被廣泛用于治療不同的慢性疾病，包括肺纖維化。研究表明UCMSC在多種炎癥性疾病中的主要作用是調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。我們之前的研究證實(shí)USMSC在治療肺損傷方面保留了優(yōu)越的抗纖維化能力。

近期，清華大學(xué)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究院與解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心聯(lián)合海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院呼吸科、首都醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院等機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)在國(guó)際權(quán)威期刊雜志《nature》子刊《signal transduction and targeted therapy》上發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于“霧化吸入人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源的細(xì)胞外囊泡治療肺纖維化的臨床研究”的成果[1]。

研究結(jié)果表明：所有受試者均對(duì)霧化hUCMSC-EVs耐受良好，未發(fā)生嚴(yán)重不良事件。接受霧化hUCMSC-EVs和常規(guī)治療聯(lián)合治療的患者的肺功能指標(biāo)（用力肺活量和最大自主通氣量）和呼吸健康狀況（通過(guò)圣喬治呼吸問(wèn)卷和萊斯特咳嗽問(wèn)卷測(cè)量）均得到顯著改善。

依據(jù)科學(xué)闡述，此次選用的細(xì)胞新藥并非干細(xì)胞注射，而是霧化外泌體

選用霧化人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源外泌體（hUCMSC-EVs），而非干細(xì)胞注射，核心原因在于：

• 科學(xué)依據(jù)：EVs被認(rèn)為是MSCs發(fā)揮治療作用的關(guān)鍵介質(zhì)，直接使用EVs可模擬其療效。
• 核心優(yōu)勢(shì)：EVs具有顯著的實(shí)用性優(yōu)勢(shì)（易制備、儲(chǔ)存、運(yùn)輸） 和關(guān)鍵的安全性優(yōu)勢(shì)（極大降低肺栓塞風(fēng)險(xiǎn)）。
• 規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)：避免了使用活細(xì)胞本身帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)（如栓塞、免疫排斥、異常分化等）。
• 靶向給藥：霧化吸入方式為肺部疾病提供了直接、靶向的治療途徑。

因此，基于對(duì)MSC作用機(jī)制的理解以及對(duì)安全性、操作便利性和靶向性的綜合考慮，選用霧化外泌體方案比直接注射干細(xì)胞更具優(yōu)勢(shì)。

hUCMSC-EVs如何制備？和hUCMSC-EVs特性是什么？

hUCMSC-EVs的制備流程

為確保外泌體（EVs）的可靠性、安全性和生產(chǎn)穩(wěn)定性，制備過(guò)程嚴(yán)格遵循工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)：

• 建立工作細(xì)胞庫(kù)（Working Cell Bank）：使用人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（hUCMSC）作為來(lái)源細(xì)胞。預(yù)先建立標(biāo)準(zhǔn)化的細(xì)胞庫(kù)系統(tǒng)，確保細(xì)胞來(lái)源一致且可追溯，為規(guī)模化生產(chǎn)提供基礎(chǔ)。
• 工業(yè)化流程與GMP標(biāo)準(zhǔn)：開(kāi)發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)化的 工業(yè)化生產(chǎn)流程（圖1a所示），在所有生產(chǎn)階段（從細(xì)胞培養(yǎng)到EVs純化）均嚴(yán)格遵守 良好生產(chǎn)規(guī)范（GMP） 要求，確保全過(guò)程的可控性、可重復(fù)性及無(wú)污染風(fēng)險(xiǎn)。
• 質(zhì)量控制與驗(yàn)證：通過(guò)電子顯微鏡（圖1d）和Western blot（圖1i-l）對(duì)比霧化前后的EVs，確認(rèn) 霧化過(guò)程未改變EVs的形態(tài)和蛋白標(biāo)志物含量，證明其適用于吸入給藥。

hUCMSC-EVs的核心特性

通過(guò)多維度技術(shù)表征，確認(rèn)其符合國(guó)際公認(rèn)的外泌體標(biāo)準(zhǔn)：

物理特性

• 尺寸分布：納米粒子跟蹤分析（NTA）顯示粒徑范圍為50–400nm（圖1b），符合典型外泌體尺寸（30–200nm，部分可略大）。
• 形態(tài)特征：透射電鏡（TEM）觀察顯示典型的 茶托樣（cup-shaped）膜結(jié)構(gòu)（圖1c），且霧化后形態(tài)未變（圖1d）。

分子標(biāo)志物

• 陽(yáng)性標(biāo)志物：富集外泌體特異性跨膜蛋白CD9、CD63、CD81（圖1e-h），符合國(guó)際細(xì)胞外囊泡學(xué)會(huì)（ISEV）定義的外泌體標(biāo)志。
• 陰性標(biāo)志物：未富集CANX（Calnexin）——一種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白，其缺失可排除細(xì)胞碎片污染（圖1e-h）。

功能穩(wěn)定性

• 霧化耐受性：Western blot證實(shí)霧化前后外泌體標(biāo)志蛋白總量無(wú)差異（圖1i-l），表明其能耐受霧化過(guò)程，保持結(jié)構(gòu)完整性。
• 生產(chǎn)一致性：通過(guò)GMP流程和工業(yè)化生產(chǎn)體系，確保批次間的一致性和高純度。

霧化hUCMSC-EVs對(duì)預(yù)防小鼠損傷性肺纖維化的安全性和有效性的初步嘗試

為了評(píng)估霧化hUCMSC-EVs治療肺纖維化的安全性和有效性，我們對(duì)小鼠進(jìn)行了臨床前研究。對(duì)博來(lái)霉素（BLM）誘導(dǎo)（2.5mg/Kg）的C57BL/6小鼠在兩周內(nèi)給予不同劑量（2.5×107、7.5×107和2.25×108顆粒）的霧化hUCMSC-EV，共14次，然后在第18天進(jìn)行顯微CT掃描（圖2a）。

結(jié)果表明：通過(guò)霧化給藥時(shí)，hUCMSC-EVs主要在小鼠肺中積聚并改善了博來(lái)霉素誘導(dǎo)的肺纖維化，存活率提高（從20%到80%），肺容量恢復(fù)，損傷嚴(yán)重程度減輕，同時(shí)氧合血紅蛋白飽和度升高，肺功能評(píng)估改善。

hUCMSC-EVs在小鼠肺纖維化治療中的作用

為了研究hUCMSC-EVs是否可以減輕纖維化過(guò)程，我們治療了BLM誘導(dǎo)的纖維化小鼠，涵蓋增生期和纖維化期。

結(jié)果表明：用hUCMSC-EVs治療的小鼠纖維化顯著減少（圖3b，藍(lán)色框）。值得注意的是，使用hUCMSC-EVs治療后，不同肺部區(qū)域（包括基底、中部和頂端部分）的纖維化病變均顯著減少，這一趨勢(shì)在實(shí)驗(yàn)重復(fù)中始終得到觀察到（圖3b）。

三維重建顯示，雖然PBS治療組的肺體積進(jìn)一步減少，但MSC-EV治療組的肺體積顯著增加（圖3c）。這些結(jié)果表明，霧化hUCMSC-EVs可有效減緩小鼠BLM誘導(dǎo)的肺纖維化的進(jìn)展。

干細(xì)胞外囊泡治療肺纖維化的具體作用機(jī)制是什么？

hUCMSC-EVs通過(guò)miRNA-486-5p介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞重編程發(fā)揮核心作用：上調(diào)miRNA-486-5p（圖3d），驅(qū)動(dòng)肺泡巨噬細(xì)胞向M2修復(fù)表型極化（CD206?比例從35%升至70%，圖3e-g）；

調(diào)控纖維化相關(guān)基因：

• 上調(diào)抗纖維化因子：IL-10（抑制炎癥，圖3i），MMP13（降解膠原，促進(jìn)基質(zhì)重塑，圖3j），HGF（驅(qū)動(dòng)肺泡上皮修復(fù)，圖3k）；
• 下調(diào)促纖維化因子：SPP1（骨橋蛋白，促進(jìn)膠原沉積，圖3l）。
  這一基因級(jí)聯(lián)反應(yīng)最終阻斷纖維化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)肺組織修復(fù)。

機(jī)制本質(zhì)：hUCMSC-EVs通過(guò) miRNA-486-5p→巨噬細(xì)胞M2極化→抗纖維化基因表達(dá)三重作用，重塑肺免疫微環(huán)境，逆轉(zhuǎn)纖維化病理?yè)p傷。

干細(xì)胞外囊泡治療肺纖維化人體臨床試驗(yàn)：安全性與療效驗(yàn)證（ChiCTR2300075466）

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與受試者篩選：為評(píng)估霧化人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體（hUCMSC-EVs）對(duì)肺纖維化患者的安全性，研究團(tuán)隊(duì)于2023年4月20日至2025年5月2日開(kāi)展了一項(xiàng)單盲隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)（注冊(cè)號(hào)：ChiCTR2300075466）。

經(jīng)嚴(yán)格篩選后，24例經(jīng)高分辨率CT（HRCT）確診的肺纖維化患者納入研究，其中12例接受”常規(guī)治療+霧化hUCMSC-EVs”（實(shí)驗(yàn)組），另12例接受”常規(guī)治療+生理鹽水霧化”（對(duì)照組）。兩組患者的基線特征無(wú)顯著差異（表1），且全程維持原治療方案，確保結(jié)果可比性。

干預(yù)方案與安全性監(jiān)測(cè)：實(shí)驗(yàn)組霧化液為6ml生理鹽水混合2×10?顆粒hUCMSC-EVs（對(duì)照組僅用生理鹽水），通過(guò)網(wǎng)狀霧化器（顆粒直徑<5μm）每日兩次（09:00±30分鐘、20:00±30分鐘）連續(xù)給藥7天。安全性評(píng)估涵蓋第1、8、28、84天的面對(duì)面隨訪及第180、360天的電話隨訪（圖4a），全程監(jiān)測(cè)不良事件與生命指標(biāo)。研究通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化霧化流程、嚴(yán)格劑量控制及長(zhǎng)達(dá)1年的追蹤，系統(tǒng)評(píng)估該療法的臨床安全性。

干細(xì)胞外囊泡治療肺纖維化的安全性結(jié)果

短期安全性驗(yàn)證：首要安全性評(píng)估顯示，所有患者對(duì)治療耐受良好，全程未出現(xiàn)顯著異常。關(guān)鍵生命體征（體溫、血氧飽和度）及心臟功能（心電圖監(jiān)測(cè)）均保持正常范圍，無(wú)過(guò)敏性皮膚反應(yīng)、心律失常或ST-T段異常。

血清學(xué)檢測(cè)進(jìn)一步證實(shí)：治療第8天對(duì)比第0天，血液學(xué)指標(biāo)（白細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、紅細(xì)胞、血紅蛋白、血小板）、肝腎功能（ALT、AST、BUN、肌酐）、血脂血糖（TG、TC、HDL、LDL、Glu）及炎癥因子IL-6均無(wú)顯著波動(dòng)（圖4b-l，補(bǔ)充數(shù)據(jù)），證明治療未引發(fā)全身性炎癥或器官毒性。

長(zhǎng)期安全性結(jié)論：在長(zhǎng)達(dá)12個(gè)月的隨訪中，未報(bào)告任何過(guò)敏反應(yīng)或不良事件，包括急性免疫反應(yīng)或遲發(fā)性并發(fā)癥。綜合短期監(jiān)測(cè)與長(zhǎng)期追蹤結(jié)果，霧化hUCMSC-EVs在肺纖維化患者中展現(xiàn)出優(yōu)異的安全性與耐受性，為后續(xù)療效研究奠定可靠基礎(chǔ)。

干細(xì)胞外囊泡治療肺纖維化的療效性結(jié)果

核心肺功能與生活質(zhì)量的顯著改善：霧化hUCMSC-EVs治療顯著提升了患者的肺功能與生活質(zhì)量。與生理鹽水對(duì)照組相比，治療組的用力肺活量（FVC）和最大自主通氣量（MVV）均明顯提高（圖5a-b），表明呼吸力學(xué)功能增強(qiáng)。

同時(shí)，圣喬治呼吸問(wèn)卷（SGRQ）評(píng)分顯著降低，反映患者活動(dòng)受限減少、病情恢復(fù)；萊斯特咳嗽問(wèn)卷（LCQ）評(píng)分同步上升，證實(shí)咳嗽癥狀緩解與生活質(zhì)量提升（圖5c-d）。這些關(guān)鍵指標(biāo)的變化凸顯了該療法對(duì)肺纖維化核心癥狀的改善作用。

綜合療效驗(yàn)證與整體獲益：研究進(jìn)一步通過(guò)多維度指標(biāo)評(píng)估整體療效，包括6分鐘步行距離（6MWD）、FEV?、DLCO（氣體交換功能）、ALT及mMRC（呼吸困難評(píng)分）等。通過(guò)對(duì)比治療前后各指標(biāo)變化，將患者分為”好轉(zhuǎn)”與”未好轉(zhuǎn)”組，并采用加權(quán)方法量化獲益事件（好轉(zhuǎn)>未好轉(zhuǎn)計(jì)1分）。

分析顯示，綜合療效評(píng)分顯著偏向獲益（p=0.05）（圖5e），證實(shí)霧化hUCMSC-EVs作為附加療法能為患者提供協(xié)同增效的臨床收益。盡管部分肺功能指標(biāo)未達(dá)統(tǒng)計(jì)差異，但均未出現(xiàn)惡化趨勢(shì)，進(jìn)一步支持治療穩(wěn)定性。

霧化hUCMSC-EVs治療肺纖維化影像學(xué)評(píng)估結(jié)果

群體影像學(xué)穩(wěn)定性與個(gè)別顯著改善：通過(guò)分析患者治療第0、28、84天的高分辨率CT（HRCT）圖像，研究發(fā)現(xiàn)大多數(shù)患者肺部病變未呈現(xiàn)聚集性改善趨勢(shì)，符合常規(guī)治療的預(yù)期進(jìn)展。然而，兩名患者（編號(hào)9和15）表現(xiàn)出顯著影像學(xué)改善：參與者9的左肺斑片狀陰影、毛玻璃密度及胸膜下模糊帶在28天減輕，84天基本消退（圖5f上排）；參與者15的右下葉廣泛實(shí)變伴毛玻璃影在28天明顯吸收，84天僅殘留輕微網(wǎng)狀陰影（圖5f中排）。

療效驗(yàn)證與臨床意義：上述改善與對(duì)照組18號(hào)患者的纖維化進(jìn)展（圖5f下圖）形成鮮明對(duì)比，證實(shí)霧化hUCMSC-EVs可超越常規(guī)治療效果。盡管整體群體影像變化有限，但典型病例的實(shí)質(zhì)性逆轉(zhuǎn)結(jié)合前期肺功能與生活質(zhì)量提升數(shù)據(jù)，支持該療法能為部分肺纖維化患者提供額外臨床獲益，凸顯其潛在治療價(jià)值。

研究結(jié)論：霧化hUCMSC-EVs為肺纖維化提供安全有效的無(wú)細(xì)胞治療新路徑

肺纖維化的治療仍然是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@種疾病仍在出現(xiàn)，特別是在大流行感染的情況下。目前的臨床治療是采用多種策略管理疾病，以維持患者的良好狀態(tài)，而不會(huì)進(jìn)展或加重。

在本研究中，我們報(bào)告使用霧化hUCMSC-EVs，它已成為一種有前途的無(wú)細(xì)胞療法途徑，作為治療肺纖維化患者的新策略。我們已經(jīng)建立了一個(gè)全面的系統(tǒng)，以確保在生產(chǎn)的每個(gè)階段都符合良好生產(chǎn)規(guī)范（GMP）標(biāo)準(zhǔn)，并提出了4個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)（CQCP）以保證質(zhì)量。

我們的結(jié)果表明，霧化hUCMSC-EV治療是安全的，并且患者從治療中受益。總體而言，與僅接受常規(guī)治療的患者相比，接受霧化hUCMSC-EVs額外治療的患者獲得了顯著的益處。值得注意的是，兩名患有晚期炎癥后肺纖維化的患者在接受 hUCMSC-EVs治療后在連續(xù)CT掃描中表現(xiàn)出臨床顯著的消退。這些研究結(jié)果表明霧化hUCMSC-EVs可作為治療肺纖維化疾病的一種有前途的治療策略。

這為肺纖維化的治療開(kāi)辟了新的途徑，也為肺纖維化患者未來(lái)更好的康復(fù)帶來(lái)了希望。

參考資料：[1]:Li, M., Huang, H., Wei, X. et al. Clinical investigation on nebulized human umbilical cord MSC-derived extracellular vesicles for pulmonary fibrosis treatment. Sig Transduct Target Ther 10, 179 (2025). https://doi.org/10.1038/s41392-025-02262-3

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