激素療法、輔助生殖技術(shù)和再生醫(yī)學(xué)已被用于治療卵巢功能不全 (POI) 引起的不孕癥，但收效甚微?，F(xiàn)在是時(shí)候通過概述POI患者進(jìn)化干細(xì)胞 (SC) 療法的爭(zhēng)議和前景來對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行調(diào)查了。

我們首先討論組織源性SC治療和誘導(dǎo)/工程SC治療的幾種策略，然后列舉機(jī)制，包括在生殖組織中誘導(dǎo)的細(xì)胞再生能力和由各種趨化因子誘導(dǎo)的旁分泌作用。接下來，我們?cè)u(píng)估了基于SC的組織工程在逆轉(zhuǎn)卵巢衰老方面的潛在益處。最后，我們討論了干細(xì)胞療法和廣義再生醫(yī)學(xué)治療卵巢功能不全的臨床可行性。

總之，干細(xì)胞療法和干細(xì)胞衍生的外泌體，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞、工程干細(xì)胞和組織工程可以為卵巢功能不全患者的生育康復(fù)開啟新篇章。揭示潛在的分子機(jī)制和生物學(xué)功效不僅可以通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來促進(jìn)，還可以通過安全篩選和臨床試驗(yàn)來驗(yàn)證干細(xì)胞治療卵巢早衰的可行性。

介紹

女性自然絕經(jīng)的平均年齡約為48-51歲。卵巢功能不全 (POI) 也稱為卵巢早衰 (POF)，是指在月經(jīng)來潮前因卵巢功能喪失而停止月經(jīng)。

POI女性的特征是無排卵、雌激素缺乏和原發(fā)性或繼發(fā)性閉經(jīng)。

診斷主要基于血清促卵泡激素水平升高（>40IU/L，等于絕經(jīng)期范圍）。

POI分為三個(gè)臨床階段（隱匿性、生化和顯性），而POF在第三階段得到更好的解釋。這種疾病具有高度異質(zhì)性，具有廣泛的致病原因，包括遺傳、自身免疫、代謝（半乳糖血癥）和醫(yī)源性（抗腫瘤治療）。

目前，POI的治療包括激素替代療法、卵母細(xì)胞冷凍保存、體外激活和再生醫(yī)學(xué)等。由于荷爾蒙的副作用，患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)。最近，體外激活已成為治療POI不孕不育患者的一種有前途的策略；然而，Akt刺激藥物對(duì)卵母細(xì)胞的負(fù)面影響仍不確定。

細(xì)胞、組織和器官修復(fù)技術(shù)已被開發(fā)用于治療器官功能障礙；因此，一種稱為再生醫(yī)學(xué)的替代治療方法蓬勃發(fā)展，如圖1所示。再生醫(yī)學(xué)的一些關(guān)鍵組成部分是干細(xì)胞 (SC)，干細(xì)胞可分為胚胎干細(xì)胞和成人干細(xì)胞。他們的發(fā)展階段。在后者中，間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSC) 由于其低免疫原性而具有治療POI的潛力。有幾種類型的MSC，包括骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 (BMSC)、脂肪來源的間充質(zhì)干細(xì)胞 (ADSC) 和外周血單核細(xì)胞。盡管越來越多的證據(jù)表明SC在動(dòng)物POI模型中有效，SCs在POI管理中的功效基礎(chǔ)機(jī)制仍有待闡明。

臨床前研究和臨床試驗(yàn)已使用各種干細(xì)胞和祖細(xì)胞群來測(cè)試它們?cè)谥委煈?yīng)用中的功效。此外，干細(xì)胞還可以分泌一些外泌體，這些外泌體可以通過轉(zhuǎn)移microRNA、酶和其他一些生物活性分子來發(fā)揮旁分泌功能。正在探索下一代方法，包括體外植入重新編程的工程干細(xì)胞以優(yōu)化表型。工程仿生生殖組織（例如封裝在支架中的毛囊）的再生能力仍在評(píng)估中。

在這項(xiàng)研究中，我們研究了用于治療卵巢功能障礙的干細(xì)胞類型有哪些和工程化的組織特性、潛在的內(nèi)在機(jī)制以及干細(xì)胞治療的最新臨床前和臨床進(jìn)展。我們的討論表明，干細(xì)胞療法在逆轉(zhuǎn)POI誘發(fā)的不孕癥方面具有潛在的治療效果。

方法

使用PubMed搜索了截至2023年5月發(fā)表的與POI相關(guān)的基于SC的治療的原始文章。關(guān)鍵詞組合包括“卵巢早衰”、“卵巢功能不全”、“干細(xì)胞”、“干細(xì)胞療法”、“再生醫(yī)學(xué)”和“工程組織”。我們專注于SC在POI管理中的潛在機(jī)制的研究或調(diào)查。在適當(dāng)?shù)那闆r下，還搜索了參考列表以查找更多相關(guān)報(bào)告。本研究共鑒定并評(píng)估了128篇文章。確認(rèn)的文章僅限于全文英文論文。

結(jié)果

干細(xì)胞的特性

治療卵巢早衰的干細(xì)胞類型有哪些？

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞：BMSCs是一種多能成人SCs，可在骨髓微環(huán)境中找到。在一定條件下，這些細(xì)胞可以分化成各種細(xì)胞，如脂肪細(xì)胞、軟骨和骨骼。?

由于主要組織相容性復(fù)合物II類分子的最低表達(dá)和許多抗炎因子的分泌，BMSCs具有低免疫原性。此外，BMSCs可以作為組織修復(fù)的候選者，因?yàn)樗鼈兙哂羞w移和回到受傷部位的能力。它們通過各種細(xì)胞因子譜調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和增強(qiáng)相關(guān)細(xì)胞的功能，積極參與組織損傷修復(fù)。

脂肪來源的間充質(zhì)干細(xì)胞：ADSC是存在于脂肪組織中的另一種多能MSC。這些細(xì)胞可以通過膠原酶消化和離心密度梯度分離從處理過的脂肪抽吸物中成功分離，這是一種比其他來源（例如BMSC）更痛苦的收集過程。

ADSCs在再生醫(yī)學(xué)中的最初應(yīng)用主要集中在它們沿內(nèi)胚層、外胚層和中胚層譜系的分化潛能。此外，它們對(duì)各種細(xì)胞因子、趨化因子和生長因子發(fā)揮旁分泌作用的能力能夠?qū)崿F(xiàn)受損細(xì)胞的自我修復(fù)。

月經(jīng)血來源的基質(zhì)細(xì)胞（MenSCs）；卵原干細(xì)胞/雌性生殖系干細(xì)胞：一些SC獨(dú)特地來源于女性，包括月經(jīng)血衍生的基質(zhì)細(xì)胞 (MenSC) 和卵原SC (OSC)。由于MenSC易于獲取且無創(chuàng)，因此已被用于多項(xiàng)研究?？紤]到它們的分化能力和可塑性，我們建議MenSC可以幫助設(shè)計(jì)新的不孕癥治療方法。

人羊膜間充質(zhì)干細(xì)胞、臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞、人胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞：在產(chǎn)前期間可以分離出幾種類型的SC。母胎物質(zhì)，包括羊膜、臍帶和胎盤，是MSCs的來源。羊水SCs和人羊膜上皮細(xì)胞通常被稱為人羊膜來源的MSCs (hAD-MSCs)。

嬰兒出生后，臍帶MSCs保持非常低的免疫原性；在源自臍帶的MSCs中，源自臍動(dòng)脈的血管周圍SCs (PSCs) 比源自臍靜脈的PSCs或沃頓膠質(zhì)衍生的MSCs表現(xiàn)出更高的Notch配體Jagged1表達(dá), 這表明它們有前途的血管生成潛力。人胎盤來源的MSCs (hPMSCs)，也稱為人絨毛膜板來源的MSCs，通常用于卵巢功能的重建。hPMSC已被證明可以分泌多種細(xì)胞因子，包括粒細(xì)胞集落刺激因子、趨化因子（CC基序）配體5和IL-6/-8/-10。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞：誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）的首次成功衍生發(fā)生在2006年。?研究人員將四種轉(zhuǎn)錄因子Oct4、Sox2、C-Myc和Klf4引入體細(xì)胞并獲得了iPSC。盡管已經(jīng)報(bào)道了iPSC可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，例如遺傳和表觀遺傳異常，以及由于c-Myc等癌基因的過度表達(dá)而增加的癌癥風(fēng)險(xiǎn)，但iPSC仍然具有恢復(fù)卵巢功能的巨大潛力。

工程化的干細(xì)胞：基因編輯技術(shù)可用于生產(chǎn)與其自然特性相比具有高級(jí)功能和特異性的SC。這些工程方法將有助于深化下一代SC的價(jià)值和臨床適用性。?

MSCs的基因修飾是通過轉(zhuǎn)染各種載體來優(yōu)化表型來實(shí)現(xiàn)的。首先，敲除人類白細(xì)胞抗原基因可以降低同種異體SC的免疫原性，并提供通用供體細(xì)胞的潛在來源。其次，修飾的MSC可以顯著改善靶向遷移。第三，工程化的 MSC 能夠過度表達(dá)細(xì)胞因子和生長因子以增強(qiáng)組織修復(fù)。例如，治療可能包括轉(zhuǎn)染 microRNA (miR)-21慢病毒載體、質(zhì)粒或磷酸血管內(nèi)皮生長因子 (pVEGF) 以過表達(dá)某些調(diào)節(jié)因子和熱休克預(yù)處理以增強(qiáng)MSC的活力。

干細(xì)胞來源的外泌體：最近的一項(xiàng)研究表明，MSC可以分泌外泌體，外泌體作為多種生物活性分子的貨物，包括酶、mRNA、tRNA、miR和熱休克蛋白[圖2]。外泌體可直接影響細(xì)胞間通訊和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的生物學(xué)行為。外泌體可作為脫細(xì)胞治療的理想選擇，因?yàn)樗鼈兛山档湍[瘤形成或在MSC期間植入異位組織的風(fēng)險(xiǎn)移植及其廣泛的來源和容易獲得。研究表明，MSC外泌體通過植入miR-644-5p和miR-10a等功能性miRNA，在POF小鼠模型中抑制化療誘導(dǎo)的顆粒細(xì)胞 (GC) 凋亡。

潛在的治療效果

根據(jù)干細(xì)胞類型列出了干細(xì)胞治療的臨床前研究 [補(bǔ)充表1]。在補(bǔ)充表2中提到的臨床研究中，大多數(shù)包括促卵泡激素水平>20或25IU/l、年齡在40歲以下、臨床診斷為POI的患者。我們總結(jié)了針對(duì)POI的下一代基于SC的療法，包括使用iPSC、工程SC、外泌體和工程組織進(jìn)行治療。

總之，干細(xì)胞移植后次級(jí)、初級(jí)和原始卵泡的數(shù)量增加，卵巢質(zhì)量改善。此外，雌二醇和抗苗勒管激素的血清水平升高，而卵泡刺激素水平隨著雌二醇水平的升高而降低。這些結(jié)果表明卵巢功能的恢復(fù)。然而，需要更好地闡明漸進(jìn)表型的潛在機(jī)制。

干細(xì)胞治療卵巢早衰的作用機(jī)制研究

干細(xì)胞的分化特性：SC傾向于遷移到受損的組織部位，這會(huì)刺激卵巢恢復(fù)。多種趨化因子和生長因子受體，例如（CC基序）配體5、血管細(xì)胞粘附分子-1、IL-8受體、肝細(xì)胞生長因子 (HGF)、P-選擇素和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP；MMP-2）在許多研究中，這些細(xì)胞分化成其他細(xì)胞類型（例如脂肪細(xì)胞、成骨細(xì)胞、神經(jīng)元和內(nèi)皮細(xì)胞）的能力已在體內(nèi)和體外。一項(xiàng)研究表明，卵巢來源的間充質(zhì)樣SCs具有高度可塑性，可以分化成成骨組織和軟骨形成組織以及原始生殖細(xì)胞的前體。

干細(xì)胞的旁分泌作用：人們普遍認(rèn)為，SC的恢復(fù)作用更多地依賴于旁分泌活動(dòng)，而不是多能分化[圖3]。SC的旁分泌活動(dòng)是指它們分泌趨化因子、生長因子、激素和其他生化信使來調(diào)節(jié)相鄰細(xì)胞的能力。旁分泌信號(hào)通過觸發(fā)血管生成、抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抗細(xì)胞凋亡和抗纖維化途徑。

(a) GC 的凋亡受到細(xì)胞因子、微小 RNA、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子和基因的活性的抑制。細(xì)胞因子包括 VEGF、HGF、FGF2和IGF-1。(b) MMPs、TGF-β1、VEGF、bFGF、ADM 和 ET-1 可以保護(hù)卵巢免受纖維化。(c) 增加VEGF、FGF2、HGF、血管生成素、TGF-β1、MMP、IGF 和 MCP1 的分泌促進(jìn)目標(biāo)血管的血管生成。(d) 分泌HGF、TGF-β和PGE2調(diào)節(jié)T輔助細(xì)胞17和T調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的比例。(e) HO-1/-2的規(guī)管表達(dá)改善氧化應(yīng)激，導(dǎo)致SOD1增加和ROS水平降低。

抗凋亡作用：當(dāng)10%的GCs發(fā)生凋亡時(shí)，卵泡會(huì)發(fā)生閉鎖。多項(xiàng)研究表明，不同的MSCs在化療引起的卵巢毒性中具有保護(hù)和再生作用，SCs 的抗凋亡機(jī)制與某些細(xì)胞因子、外泌體miRNA、轉(zhuǎn)錄生長因子，包括 VEGF、HGF、成纖維細(xì)胞生長因子 2和胰島素樣生長因子-1，由 MSCs 產(chǎn)生可能抑制GCs中的細(xì)胞凋亡許多信號(hào)通路參與抗細(xì)胞凋亡作用，包括IRE1-α和神經(jīng)生長因子/TrkA，已得到證實(shí)。

抗纖維化作用：卵巢纖維化可由機(jī)械性或低溫性卵巢損傷誘發(fā)。有證據(jù)表明，多種細(xì)胞因子，如MMPs、轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）-β1、VEGF和內(nèi)皮素-1，與POI相關(guān)的纖維化有關(guān)。值得注意的是，已發(fā)現(xiàn)POI患者的TGF-β1水平增加，這可能是由于加速卵泡閉鎖導(dǎo)致的纖維化?？估w維化作用與HGF、堿性成纖維細(xì)胞生長因子和腎上腺髓質(zhì)素有關(guān)。MSCs可能影響上述細(xì)胞因子以抑制成纖維細(xì)胞的增殖和細(xì)胞外基質(zhì)的沉積。SCs的抗纖維化作用的內(nèi)在機(jī)制需要進(jìn)一步澄清。

血管生成作用：重要的是，間充質(zhì)干細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生大量細(xì)胞因子，其中一部分可以促進(jìn)各種組織的新生血管形成。SCs通過多種生物活性因子促進(jìn)血管生成和卵巢恢復(fù)，包括VEGF、成纖維細(xì)胞生長因子 2、HGF、血管生成素、TGF –?β1、MMP、胰島素樣生長因子和單核細(xì)胞趨化蛋白1。

免疫調(diào)節(jié)和抗炎作用：據(jù)報(bào)道，各種類型的SC可調(diào)節(jié)卵巢炎癥和免疫系統(tǒng)。在PMSC移植的POI小鼠中，卵巢恢復(fù)后Th17/Tc17和Th17/Treg細(xì)胞比率通過PI3K/Akt信號(hào)通路降低；同樣，ADSC移植促進(jìn)Treg增殖，臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞減少Th1/Th2細(xì)胞因子hAD-MSC移植還可以通過腫瘤壞死因子-α的活性減少卵巢中的炎癥反應(yīng)。

抗氧化作用：在卵巢中，活性氧的過度積累可以通過減少卵母細(xì)胞成熟和GC黃素化來誘發(fā)不育，這會(huì)降低卵母細(xì)胞質(zhì)量和生殖結(jié)果。

展望

在過去的50-60年里，SC治療的領(lǐng)域大大增加了。幾十年前，第一代（主要的、組織來源的）SC用于實(shí)驗(yàn)室和診所，而第二代細(xì)胞（人類胚胎干細(xì)胞 (hESC) 和iPSC）在過去5-10年中用于基礎(chǔ)研究。最近，iPSCs的功能性卵母細(xì)胞衍生已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，這為卵巢保留不足的女性帶來了新的希望。與SC工程工具包一起，工程SC可用于新的治療應(yīng)用。

干細(xì)胞治療對(duì)卵巢早衰患者有明顯的優(yōu)勢(shì)。

首先，與激素替代療法和卵母細(xì)胞冷凍保存等常規(guī)方法相比，SC療法可以更好地恢復(fù)卵巢儲(chǔ)備，促進(jìn)卵泡生成，防止GC凋亡，調(diào)節(jié)卵巢激素的分泌。其次，SC療法可能適用于化療引起的POI患者。

盡管可以通過使用MSCs作為替代方案來解決有關(guān)胚胎SCs移植的倫理問題，但對(duì)于治療用途，仍有幾個(gè)問題需要解決。

首先，使用SC的一個(gè)主要缺點(diǎn)是無法獲得高質(zhì)量的材料。移植方法可能是侵入性的，并可能導(dǎo)致術(shù)后副作用，例如免疫反應(yīng)。

其次，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭g存在變量使得難以標(biāo)準(zhǔn)化SC的功效。

第三，由于SC療法是一種基于細(xì)胞的療法，其安全性需要進(jìn)一步評(píng)估，因?yàn)榇嬖?em>在體內(nèi)形成腫瘤或異位組織的風(fēng)險(xiǎn)以及MSC在全身注射途徑中的不準(zhǔn)確遷移。值得注意的是，類器官工程領(lǐng)域有望通過材料、工程和臨床興趣的廣泛應(yīng)用來改革醫(yī)學(xué)。

臨床研究發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞和外泌體，包括miR，對(duì)恢復(fù)卵巢功能具有積極作用，包括血管生成和遺傳穩(wěn)定性。人類SC治療POI不孕癥患者的應(yīng)用仍處于臨床前試驗(yàn)和臨床研究的非常早期階段。

參考文獻(xiàn)：

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