文章概要：間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）可能在急性腎損傷治療中具有重要的治療潛力。大量證據(jù)表明間充質(zhì)干細(xì)胞通過可溶性因子和微泡的旁分泌/內(nèi)分泌發(fā)揮作用。我們總結(jié)了評估間充質(zhì)干細(xì)胞在恢復(fù)腎功能中的作用的臨床前研究和正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)。我們批判性地解釋了當(dāng)前對MSC和微泡使用的擔(dān)憂，這些擔(dān)憂限制了它們在臨床試驗(yàn)中的應(yīng)用。然后，我們提出了可能導(dǎo)致間充質(zhì)干細(xì)胞在人類中擴(kuò)展使用的未來方向。

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急性腎損傷 (AKI) 是一種復(fù)雜的臨床綜合征，影響高達(dá)20%的住院患者。缺血/再灌注損傷(IRI)是AKI的主要原因,其特點(diǎn)是急性腎小管損傷和快速腎功能障礙,通常由缺血或中毒性損傷引起。經(jīng)歷IRI的腎臟呈現(xiàn)出廣泛而復(fù)雜的炎癥/氧化應(yīng)激反應(yīng)，可能導(dǎo)致成纖維細(xì)胞增殖和細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積，并被認(rèn)為是終末期腎臟疾病的主要促成因素。

盡管已經(jīng)采取了許多努力來解決這個問題，例如新藥和現(xiàn)代透析技術(shù)，但除了支持治療之外還沒有創(chuàng)新的干預(yù)措施；因此，針對缺血性AKI的有效治療干預(yù)勢在必行。近年來，治療急性腎損傷的一種有前景的方法是使用間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSC)。它們在治療免疫、血管、心臟和腎臟疾病等不同類型疾病中的應(yīng)用已得到廣泛探索。

間充質(zhì)干細(xì)胞可以從多種來源分離，例如骨髓或脂肪組織，但其他器官也有自己的間充質(zhì)干細(xì)胞樣細(xì)胞生態(tài)位，例如腎臟。除了它們在體內(nèi)的廣泛分布和易于分離之外，人們對MSC的興趣最初還在于它們分化成其他細(xì)胞類型的能力，這表明它們可能是修復(fù)/替換受損組織的健康細(xì)胞的來源。

體外研究和AKI動物模型的證據(jù)表明，間充質(zhì)干細(xì)胞可以促進(jìn)受損腎臟的再生反應(yīng)，從而導(dǎo)致組織修復(fù)和腎功能改善。這些有益效果最初歸因于MSC轉(zhuǎn)分化為器官特異性細(xì)胞。然而，至少在腎臟中，這是非常罕見的事件，MSC的腎臟保護(hù)作用主要?dú)w因于旁分泌機(jī)制。本綜述將重點(diǎn)關(guān)注干細(xì)胞治療在急性腎損傷中的應(yīng)用，并總結(jié)近期使用間充質(zhì)干細(xì)胞治療急性腎損傷的臨床前和臨床結(jié)果（圖1）。

間充質(zhì)干細(xì)胞治療急性腎損傷的潛在優(yōu)勢

間充質(zhì)干細(xì)胞是源自中胚層胚胎層的未分化成體干細(xì)胞，可以分化為多種不同的間充質(zhì)組織，包括軟骨、骨、肌肉、間質(zhì)、脂肪、肌腱和其他結(jié)締組織。這些細(xì)胞最初是從骨髓中分離出來的，由于它們具有粘附在組織培養(yǎng)塑料上的特殊特性，它們在骨髓中調(diào)節(jié)造血干細(xì)胞的自我更新、成熟和募集到血管室。通過暴露于適當(dāng)?shù)臈l件培養(yǎng)基，間充質(zhì)干細(xì)胞能夠在體外分化成中胚層譜系的細(xì)胞，例如脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和骨細(xì)胞。

目前使用多種分離和擴(kuò)增方案來制備供臨床前和臨床使用的間充質(zhì)干細(xì)胞。然而，國際細(xì)胞治療學(xué)會已經(jīng)確定了一些可用于全面表征MSC的潛在生物標(biāo)志物，包括表面抗原 CD105、CD73 和 CD90，以及缺乏造血標(biāo)志物CD34、CD45、CD14或CD11、CD79α或CD19和HLSII類。

間充質(zhì)干細(xì)胞的其他來源是血帶和脂肪組織。血臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞具有與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞相似的特征和免疫表型，但分化潛力僅限于骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞，而來自脂肪組織的間充質(zhì)干細(xì)胞比骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞具有更有效的抗炎和免疫調(diào)節(jié)特性。

根據(jù)國際脂肪治療聯(lián)合會和國際細(xì)胞治療學(xué)會的指南，非侵入性吸脂后可以輕松制備來自脂肪組織的間充質(zhì)干細(xì)胞，該指南恰如其分地提出了一份文件來標(biāo)準(zhǔn)化國際參數(shù)，以在臨床前使用來自脂肪組織的間充質(zhì)干細(xì)胞。和臨床使用。這種標(biāo)準(zhǔn)化MSC在生物醫(yī)學(xué)研究中的使用的嘗試至關(guān)重要，應(yīng)該擴(kuò)展到其他來源的MSC，以便及時定義這些細(xì)胞的功能和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

事實(shí)上，分離和擴(kuò)增方案的異質(zhì)性導(dǎo)致研究人員使用具有不同特性的MSC，但經(jīng)常沒有意識到這些差異。在MSC制備過程中記錄過程數(shù)據(jù)的用途以及補(bǔ)充材料中這些信息的可用性可能有助于部分克服該問題并優(yōu)化不同研究之間的比較。

AKI模型中的腎臟保護(hù)機(jī)制：間充質(zhì)干細(xì)胞的旁分泌活性

廣泛記錄表明，腎外間充質(zhì)干細(xì)胞有助于損傷后的腎臟修復(fù)。有趣的是，腎臟保護(hù)作用源自生物活性因子和外泌體的旁分泌/內(nèi)分泌分泌，而不是來自MSC直接歸巢受損組織。

MSC分泌多種因子，包括VEGF、HGF、IGF-1、腎上腺髓質(zhì)素、SDF-1，在AKI中發(fā)揮抗凋亡、促有絲分裂、血管保護(hù)和血管生成作用。特別是，VEGF和IGF1在腎臟再生中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

已經(jīng)開發(fā)了幾種改善MSC歸巢到受損腎組織的分子策略，以最大限度地發(fā)揮MSC在損傷部位的旁分泌作用。用生長因子和細(xì)胞因子或基因修飾進(jìn)行預(yù)處理似乎是最有前途的技術(shù)。

在用HB預(yù)處理后，在AKI大鼠模型中體內(nèi)輸注來自胎膜的人間充質(zhì)干細(xì)胞 (FMhMSC) 可減輕炎癥并加速腎功能恢復(fù)。除了間充質(zhì)干細(xì)胞治療外，還應(yīng)使用其他分子（例如NGAL）來調(diào)節(jié)對炎癥的免疫反應(yīng)并促進(jìn)腎功能。

所有這些臨床前小鼠模型都證明了使用間充質(zhì)干細(xì)胞治療急性腎衰竭是合理且可行的。

微泡在AKI中的潛在應(yīng)用

最近，幾個研究小組已經(jīng)證明了微泡（MV）（稱為外泌體和脫落囊泡）的有效治療活性。MV由干細(xì)胞釋放，特別富含某些分子，包括粘附分子、膜運(yùn)輸分子、細(xì)胞骨架分子、熱休克蛋白、細(xì)胞質(zhì)酶、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，以及重要的功能性mRNA和microRNA。它們在體內(nèi)的作用可能與細(xì)胞間的通訊以及細(xì)胞間局部和遠(yuǎn)距離的蛋白質(zhì)和RNA交換有關(guān)。

外泌體中mRNA和miRNA的發(fā)現(xiàn)預(yù)示著它們作為治療遞送載體的應(yīng)用的重要新方向。體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，BM-MSC釋放的MV可激活腎小管上皮細(xì)胞的增殖，并在甘油誘導(dǎo)的損傷后恢復(fù)腎功能。

間充質(zhì)干細(xì)胞治療急性腎損傷的臨床試驗(yàn)

盡管臨床研究仍然有限，但臨床前研究中獲得的有趣結(jié)果促使基于MSC的治療轉(zhuǎn)化為人類（表?1）。

一項(xiàng)I期臨床試驗(yàn) (NCT00733876) 旨在確定對于接受體外循環(huán)心臟手術(shù)后發(fā)生AKI的高風(fēng)險患者，按規(guī)定劑量施用同種異體MSC是否安全。初步數(shù)據(jù)顯示，腎功能保留長達(dá)16個月，并且沒有患者需要透析。在這些患者中注意到任何與治療相關(guān)的不良事件。對三名實(shí)體癌順鉑治療后出現(xiàn)急性腎功能衰竭的患者進(jìn)行的探索性研究（I期）表明，靜脈輸注自體離體擴(kuò)增的MSC可改善腎功能，且手術(shù)安全（NCT01275612）。

另一項(xiàng)II期試驗(yàn) (NCT01602328) 正在評估人類MSC對心臟手術(shù)后發(fā)生AKI的患者的安全性和有效性，共有 156名患者入組。這些臨床研究的結(jié)果將闡明間充質(zhì)干細(xì)胞在AKI治療中的潛力。目前可用的初步結(jié)果的總體觀點(diǎn)證實(shí)了治療的安全性，但需要其他數(shù)據(jù)來評估臨床效益和長期安全性。迄今為止，尚無針對微泡與 AKI的臨床研究正在進(jìn)行中。

學(xué)習(xí)	階段	目的	入組患者	地位
NCT00733876	階段1	確定對接受體外循環(huán)心臟手術(shù)后發(fā)生AKI的高風(fēng)險患者給予規(guī)定劑量的同種異體MSC的安全性	15	已完成[ 52 ]
NCT01275612	階段1	測試順鉑化療后發(fā)生急性腎衰竭的實(shí)體器官癌患者全身輸注供體體外擴(kuò)增的MSC修復(fù)腎臟和改善功能的可行性和安全性	3（預(yù)計(jì)入組9名患者）	正在進(jìn)行和招募患者
NCT01602328	階段2	評估心臟手術(shù)后48小時內(nèi)出現(xiàn)腎損傷的患者單次注射同種異體骨髓來源的MSC后的腎臟恢復(fù)情況	156	終止

結(jié)論

使用間充質(zhì)干細(xì)胞治療急性腎損傷是令人鼓舞的，并且通常被認(rèn)為是安全的。腎移植前后越來越多地使用間充質(zhì)干細(xì)胞的經(jīng)驗(yàn)將為在急性腎損傷中實(shí)施MSC的其他臨床方案提供重要建議。然而，應(yīng)考慮到對活細(xì)胞使用的一些擔(dān)憂。在進(jìn)行性腎小球腎炎大鼠模型中，腎內(nèi)注射MSC最初可改善急性腎衰竭；然而，長期檢查表明，大約20%接受MSC治療的大鼠腎小球含有單個或成簇的大脂肪細(xì)胞，周圍有明顯的纖維化，從而表明MSC存在異常且有害的脂肪形成分化。

應(yīng)將干細(xì)胞外泌體作為活MSC的可能替代品進(jìn)行評估。MV的遞送和內(nèi)化是受體介導(dǎo)的并靶向特定細(xì)胞內(nèi)，并且干細(xì)胞外泌體可能含有可以免受血漿和組織降解酶影響的生物大分子。在進(jìn)行臨床試驗(yàn)之前，應(yīng)該解決一些重要問題，特別是在安全性方面。干細(xì)胞外泌體的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)在臨床使用前進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化；應(yīng)確定生物分布和藥代動力學(xué)特性，并且在應(yīng)用于人體之前還必須在動物模型中測試長期安全性。

最后，可以利用MSC釋放的可溶性因子進(jìn)行腎臟保護(hù)。需要進(jìn)行有效性和安全性測定來驗(yàn)證可溶性因子混合物的定量和定性組成，以實(shí)現(xiàn)急性腎損傷后的功能恢復(fù)。

基于動物模型和正在進(jìn)行的臨床前研究中令人鼓舞的初步結(jié)果，間充質(zhì)干細(xì)胞及其衍生物代表了治療AKI 的潛在治療干預(yù)措施。

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