盡管新生兒重癥監(jiān)護(hù)醫(yī)學(xué)最近取得了進(jìn)展，但新生兒疾?。ㄈ缰夤芊伟l(fā)育不良[BPD]、腦室內(nèi)出血[IVH]和缺氧缺血性腦病[HIE]）仍然是幸存者死亡和發(fā)病的主要原因，而且?guī)缀鯖]有有效的治療方法。

最近的臨床前研究表明，細(xì)胞療法，尤其是間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞 (MSC) 療法，可充當(dāng)旁分泌因子的工廠，表現(xiàn)出多效性保護(hù)作用，包括免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、抗炎、抗凋亡、抗纖維化和/或抗菌特性，并促進(jìn)受損宿主組織的再生。這些作用與新生兒疾病的復(fù)雜病因相符，例如支氣管肺發(fā)育不良 (BPD)、腦室內(nèi)出血 (IVH) 和缺氧缺血性腦病 (HIE)。

提升間充質(zhì)干細(xì)胞治療新生兒疾病效果的十大策略

這些發(fā)現(xiàn)表明，間充質(zhì)干細(xì)胞療法可能成為這些目前具有復(fù)雜多因素病因的毀滅性新生兒疾病的一種新治療方式。

臨床前和臨床研究的進(jìn)展推動了間充質(zhì)干細(xì)胞療法的發(fā)展，使其能夠有效應(yīng)用于新生兒醫(yī)學(xué)。

近日，國際期刊雜志《Stem Cells Translational Medicine》發(fā)表了一篇改善新生兒疾病間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞療法的臨床試驗和轉(zhuǎn)化前景的文獻(xiàn)綜述，該文章重點討論了未來成功開展臨床試驗和最終臨床轉(zhuǎn)化需要解決的關(guān)鍵問題，如選擇合適的患者和最佳細(xì)胞類型、途徑、劑量和時機，對新生兒疾?。ㄈ鏐PD、HIE和IVH）進(jìn)行間充質(zhì)干細(xì)胞治療。

使用間充質(zhì)干細(xì)胞治療各種新生兒疾病的理由

與任何其他僅控制一個方面的單一治療劑不同，MSCs療法的多效有益的免疫調(diào)節(jié)、抗炎、抗凋亡、抗氧化和抗纖維化作用已在BPD、HIE、和IVH的新生兒動物研究中得到觀察到。

這些研究結(jié)果表明，MSCs療法可能是治療具有復(fù)雜多因素病因的各種新生兒疾病的新的有希望的治療候選藥物。

此外，同一來源的MSCs分泌的多種關(guān)鍵旁分泌因子在不同的BPD和IVH動物疾病模型中發(fā)揮有益作用，這表明移植物和受損宿主組織部位之間存在串?dāng)_和相互作用，MSCs充當(dāng)“旁分泌因子工廠”，感知局部微環(huán)境有害刺激，并分泌多種宿主損傷反應(yīng)性關(guān)鍵旁分泌因子，這些因子具有多效性的有益作用，可增強受損宿主組織的修復(fù)和再生。

間充質(zhì)干細(xì)胞治療新生兒疾病的臨床案例

支氣管肺發(fā)育不良（BPD）

干細(xì)胞治療支氣管肺發(fā)育不良（BPD）的臨床案例

2020年，重慶醫(yī)科大學(xué)在中國知網(wǎng)期刊發(fā)表了一篇人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞治療兒童中重度支氣管肺發(fā)育不良的臨床研究文獻(xiàn)綜述。該研究的主要目的評價人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（Human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells,hUC-MSCs）治療兒童中重度支氣管肺發(fā)育不良（Bronchopulmonary dysplasia,BPD）的安全性及有效性。

研究結(jié)果表明單次靜脈輸注hUC-MSCs且遞增劑量至5×10～6cells/kg移植治療兒童中重度BPD是安全可行的，具有一定療效，為后期的臨床研究提供了安全性及有效性的證據(jù)。 

缺氧缺血性腦病 (HIE)

干細(xì)胞治療缺氧缺血性腦病 (HIE)的臨床案例

2022年12月15日，復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)前沿科學(xué)中心熊曼研究員與中科院腦智卓越中心陳躍軍教授、附屬兒科醫(yī)院周文浩教授合作的最新研究成果《缺氧缺血性腦損傷中人類紋狀體神經(jīng)元對基底神經(jīng)節(jié)神經(jīng)回路的功能重建》BRAIN發(fā)表。

該研究首次報道了將人多能干細(xì)胞來源命運決定的紋狀體神經(jīng)前體細(xì)胞移植到缺氧缺血損傷未成年小鼠腦紋狀體內(nèi)可在結(jié)構(gòu)和功能上重構(gòu)并修復(fù)HIE腦內(nèi)受損的基底神經(jīng)節(jié)環(huán)路，并長期改善HIE模型小鼠的運動功能障礙。

腦室內(nèi)出血 (IVH)

干細(xì)胞治療腦室內(nèi)出血 (IVH)

2018年，對于IVH，僅進(jìn)行了一項干細(xì)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(jìn)入腦室內(nèi)。移植在診斷后7天內(nèi)進(jìn)行，平均出生后第11.6±0.9天，使用5×106和1×107細(xì)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(xì)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(xì)胞可能是安全可行的，值得進(jìn)一步的II期研究。

增強間充質(zhì)干細(xì)胞治療新生兒疾病效果的十大策略

鑒于間充質(zhì)干細(xì)胞的旁分泌效力是其治療效果的主要決定因素，以下增強間充質(zhì)干細(xì)胞旁分泌效力的策略可能會提高其隨后的治療效果。

01提供理想的細(xì)胞：間充質(zhì)干細(xì)胞的來源至關(guān)重要

由于MSC的定義比較粗略，因此MSC本質(zhì)上具有異質(zhì)性，其旁分泌效力和隨后的治療效果可能因來源而異。妊娠組織（例如臍帶 (UC) 或臍帶血 (UCB) 衍生的MSC）通常在出生時被丟棄，但由于其易于獲取且不存在倫理問題，因此具有吸引力。

此外，與成人組織（例如脂肪組織 (AT) 或骨髓衍生的 MSC）相比，UCB衍生的MSC在體外表現(xiàn)出較低的免疫原性、較高的增殖能力和旁分泌效力，以及增強的體內(nèi)旁分泌效力和減輕新生大鼠高氧肺損傷的治療效果。

• 組織來源和供體年齡會對MSC的旁分泌效力和治療效果產(chǎn)生負(fù)面影響。

因此，妊娠組織是臨床環(huán)境中最理想的間充質(zhì)干細(xì)胞來源。

02自體與同種異體間充質(zhì)干細(xì)胞治療

自體間充質(zhì)干細(xì)胞療法與同種異體間充質(zhì)干細(xì)胞療法各有利弊。雖然患者來源的自體間充質(zhì)干細(xì)胞安全且具有免疫相容性，自體間充質(zhì)干細(xì)胞缺點可能是分離和擴增自體間充質(zhì)干細(xì)胞的過程耗時耗力且成本高，并且可能攜帶潛在的疾病候選基因。

雖然健康供體來源的同種異體MSCs由于主要組織相容性復(fù)合體 (MHC) I抗原和次要抗原而面臨免疫排斥和消除的風(fēng)險，但由于它們?nèi)狈HCII抗原且能夠抑制免疫細(xì)胞的增殖和功能，因此具有免疫特權(quán)。到目前為止，在未接受聯(lián)合免疫抑制的新生兒中，尚未觀察到MSCs接受者出現(xiàn)與給藥相關(guān)的不良事件。

此外，考慮到同種異體間充質(zhì)干細(xì)胞治療的優(yōu)勢，包括與自體MSCs相比，大規(guī)模生產(chǎn)預(yù)先挑選的最佳品質(zhì)MSCs的成本更低，以及可以生產(chǎn)“現(xiàn)成的”同種異體MSCs，患者在臨床需要時可以隨時獲得，目前的趨勢是臨床使用即用型同種異體細(xì)胞產(chǎn)品。

03間充質(zhì)干細(xì)胞制造的標(biāo)準(zhǔn)化（監(jiān)管問題）

盡管在過去50年中MSCs研究不斷擴大，但迄今為止只有13種MSCs產(chǎn)品在少數(shù)國家獲得上市許可，其中包括6種美國產(chǎn)品和5種韓國產(chǎn)品。雖然各國的監(jiān)管框架可能有所不同，但必須滿足以下監(jiān)管要求才能成功進(jìn)行臨床轉(zhuǎn)化。

對于同種異體間充質(zhì)干細(xì)胞，需要進(jìn)行供體篩選以最大程度地降低傳染病傳播的風(fēng)險，而有關(guān)良好組織產(chǎn)品的指導(dǎo)可以提供保障措施，防止制造過程中的污染。標(biāo)準(zhǔn)化分離和擴增程序、最大程度地減少批次差異、提高細(xì)胞效力以及按照良好生產(chǎn)規(guī)范 ( GMP ) 大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量臨床級產(chǎn)品是成功應(yīng)用MSCs的重要考慮因素。

值得注意的是，嚴(yán)格按照GMP標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)并獲得韓國和美國食品藥品管理局 (FDA) 批準(zhǔn)的同種異體人類UCB來源MSCs已用于BPD和IVH的臨床試驗。

04旁分泌效力測定

旁分泌效力測定法可測量代表間充質(zhì)干細(xì)胞作用機制的生物/生化活性，從而規(guī)避間充質(zhì)干細(xì)胞的供體異質(zhì)性和批次差異性，進(jìn)而篩選出具有最佳臨床療效的間充質(zhì)干細(xì)胞。

我們的臨床前數(shù)據(jù)表明，測量間充質(zhì)干細(xì)胞中的血管內(nèi)皮生長因子或BDNF水平可作為一種替代標(biāo)記物，用于選擇對BPD和HIE/IVH具有最佳旁分泌效力和臨床療效的間充質(zhì)干細(xì)胞。

05間充質(zhì)干細(xì)胞的預(yù)處理

最近的研究表明，體外預(yù)處理（例如暴露于缺氧、脂多糖、生長因子和藥理學(xué)/化學(xué)藥劑）可增強MSCs的旁分泌效力和治療效果。從預(yù)處理的MSCs中獲得的分泌蛋白組的旁分泌譜因所用方案而異。

最近，韓國FDA批準(zhǔn)了一項I期臨床試驗，涉及使用凝血酶預(yù)處理的UC衍生MSCs治療HIE和IVH（KCT0004851）。

06間充質(zhì)干細(xì)胞基因工程

目前有很多研究正在研究誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞 (iPSC) 衍生的MSC，以克服MSC目前的局限性，例如其有限的增殖能力以及旁分泌效力和治療效果的異質(zhì)性。此外，通過基因過表達(dá)增強iPSC衍生的MSC特定旁分泌因子的釋放代表了一種有前途的治療策略。

總體而言，基因工程iPSC衍生的間充質(zhì)干細(xì)胞表現(xiàn)出更好的旁分泌效力和治療效果，可能代表一種更好的治療策略，可以克服間充質(zhì)干細(xì)胞的主要缺點，例如其異質(zhì)性和體外擴增有限。

07選擇合適的間充質(zhì)干細(xì)胞治療患者

盡管間充質(zhì)干細(xì)胞療法具有潛在的益處，但在選擇可能從間充質(zhì)干細(xì)胞療法中受益的合適患者時，必須進(jìn)行謹(jǐn)慎的風(fēng)險效益評估。及早發(fā)現(xiàn)日后罹患BPD風(fēng)險最高的嬰兒對于間充質(zhì)干細(xì)胞療法能否成功挽救/預(yù)防BPD至關(guān)重要。

由于胎齡小和長時間呼吸支持是早產(chǎn)兒發(fā)生BPD的兩個眾所周知的主要預(yù)測因素，我們在最近進(jìn)行的II期雙盲隨機臨床試驗中招募了23-28孕周 (GW) 的極早產(chǎn)兒，這些嬰兒在出生后5-14天需要長時間呼吸機支持且呼吸功能惡化。

對于HIE，治療性低溫是目前的標(biāo)準(zhǔn)治療方法，已知可改善15%HIE嬰兒的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)果，但它并不是很有效，尤其是在重癥病例中。在患有重度HIE（涉及同側(cè)半球體積50%以上的）的新生大鼠中，我們觀察到，只有聯(lián)合使用低溫和MSCs治療（而不是單獨使用其中一種療法）才能顯著減輕嚴(yán)重的HIE腦損傷。

總的來說，這些研究結(jié)果表明，在即將進(jìn)行的II期臨床試驗中，僅招募經(jīng)低溫治療后沒有臨床改善的中度/重度HIE嬰兒可能是測試MSCs對HIE的治療效果的最佳招募標(biāo)準(zhǔn)。

對于實驗性IVH，通過向腦室內(nèi)注射200μL而不是100μL母鼠血液，我們能夠在新生大鼠中持續(xù)誘發(fā)嚴(yán)重IVH以及隨之而來的出血后腦積水 (PHH) 和腦損傷的進(jìn)展，并且使用該動物模型模擬嚴(yán)重IVH的臨床病程，我們觀察到使用MSCs療法可顯著減輕嚴(yán)重IVH引起的PHH和腦損傷。由于>50%被診斷為嚴(yán)重 (≥3級) IVH的早產(chǎn)兒死亡或在高達(dá)70%的病例中發(fā)展為PHH，患有嚴(yán)重IVH且死亡/腦損傷風(fēng)險最高的早產(chǎn)兒可能是未來II期臨床試驗的最佳入組候選人，該試驗旨在測試MSCs在防止嚴(yán)重IVH后PHH和腦損傷進(jìn)展方面的治療效果。

08確定間充質(zhì)干細(xì)胞的最佳給藥途徑

鑒于旁分泌信號的范圍有限，增強宿主損傷反應(yīng)性旁分泌保護(hù)作用的關(guān)鍵因素是供體細(xì)胞與損傷部位的緊密接近。

在實驗性IVH中，靜脈注射MSCs劑量為腦中心靜脈注射劑量的5倍（5×105），與腦中心靜脈注射劑量為1×105）相比，在預(yù)防嚴(yán)重IVH方面表現(xiàn)出同等的治療效果。這些發(fā)現(xiàn)表明，對于臨床不穩(wěn)定、無法耐受侵入性更強的腦中心靜脈注射MSCs治療新生兒神經(jīng)系統(tǒng)疾病的患者，侵入性較小的全身靜脈注射途徑可能是一種很好的替代途徑。

在IVH/HIE的臨床試驗中，局部腦中心靜脈注射和全身靜脈注射MSCs均被證明是安全可行的。

09確定間充質(zhì)干細(xì)胞給藥的最佳時機

確定MSCs的最佳注射時機是一個有待澄清的關(guān)鍵問題。

在BPD的臨床前研究中，出生后第3-4天早期注射（而不是出生后10-14天晚期注射）可顯著減輕高氧性肺損傷。因此，在BPD的臨床試驗中，我們僅招募了23-28周齡時需要長期呼吸機支持且在出生后5-14天出現(xiàn)呼吸惡化的極早產(chǎn)兒。

在實驗性IVH中，MSCs治療對嚴(yán)重IVH的保護(hù)作用具有時間依賴性，僅在P6高峰平臺期早期表現(xiàn)出顯著保護(hù)作用，但在P10炎癥消退期晚期無保護(hù)作用。在IVH的I期臨床試驗中，在早產(chǎn)兒嚴(yán)重IVH的初步診斷后7天內(nèi)注射了17例MSCs。

對于HIE，在HIE后6小時內(nèi)應(yīng)用低溫治療是臨床治療的第一步。在臨床前研究中，低溫擴大了治療時間窗并增強了MSCs對嚴(yán)重HIE的神經(jīng)保護(hù)作用。對于我們最近進(jìn)行的HIEI期臨床試驗 (KCT0004851)，在完成低溫治療后72小時內(nèi)向未顯示臨床改善的中度至重度HIE足月新生兒注射MSCs。

總之，在臨床環(huán)境中，盡早進(jìn)行間充質(zhì)干細(xì)胞治療以進(jìn)行早期搶救/預(yù)防治療將最有利于獲得最佳治療結(jié)果。

10確定間充質(zhì)干細(xì)胞給藥的最佳劑量

考慮到在實驗性BPD和IVH中，與全身靜脈注射相比，通過局部IT或IC途徑注射的MSCs劑量減少4到5倍而治療效果更好或相同，MSCs的輸送途徑可能是最佳劑量的主要決定因素。

對于BPD，我們的臨床前數(shù)據(jù)表明，通過IT注射0.5-50×106細(xì)胞/kg體重范圍內(nèi)的MSCs可劑量依賴性地減輕高氧性肺損傷。

在IVH/HIE的I期臨床試驗中，給予單次IC劑量0.5-1×107cells/kg。對于HIE，在48小時和2個月時給予兩次IV劑量2×106cells/kg。對于圍產(chǎn)期動脈缺血性中風(fēng)，給予IN劑量45-50×106cells/kg。

由于所有通過不同途徑測試不同劑量細(xì)胞的I期臨床試驗都是安全可行的，沒有任何劑量限制性毒性或嚴(yán)重不良事件，因此根據(jù)臨床前和臨床研究數(shù)據(jù)，確定以最佳途徑獲得最大臨床效益的最佳劑量將是未來臨床試驗的一項重要任務(wù)。

結(jié)論

與以特定劑量提供單一化學(xué)藥劑的傳統(tǒng)藥物治療不同，MSC充當(dāng)“旁分泌因子工廠”，發(fā)揮其對宿主損傷反應(yīng)的多效性保護(hù)作用。

因此，間充質(zhì)干細(xì)胞療法可能成為治療BPD、IVH和HIE等具有復(fù)雜多因素病因的新生兒疾病的根本方法。臨床前研究和臨床試驗方面的最新進(jìn)展使人類MSCs新生兒療法更接近臨床轉(zhuǎn)化。

然而，為了盡快成功實現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化，還需要進(jìn)一步解決幾個問題，包括最佳細(xì)胞、臨床適應(yīng)癥、時機、途徑和劑量。應(yīng)該循序漸進(jìn)，而不是倉促行事，堅持不懈地努力克服這些障礙，對于使間充質(zhì)干細(xì)胞療法成為治療新生兒疾病的下一個突破至關(guān)重要。

參考資料：Yun Sil Chang, Misun Yang, So Yoon Ahn, Se In Sung, Won Soon Park, Improving the future of clinical trials and translation of mesenchymal stromal cell therapies for neonatal disorders, Stem Cells Translational Medicine, 2024;, szae060, https://doi.org/10.1093/stcltm/szae060

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