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間充質(zhì)干細胞雙機制協(xié)同:免疫調節+旁分泌活性治療自身免疫疾病的新方式

間充質(zhì)干細胞 (MSC) 因其自我更新和多向分化能力而備受關(guān)注,自其在骨髓中發(fā)現以來(lái)便備受關(guān)注。近期一項研究強調了MSC在免疫調節方面的潛力[1],尤其是在自身免疫性疾病中,這類(lèi)疾病源于免疫系統失衡,需要長(cháng)期治療。傳統的免疫抑制藥物雖然有效,但可能導致藥物耐受性和不良反應,包括增加感染和惡性腫瘤的風(fēng)險。

因此,利用間充質(zhì)干細胞的免疫調節特性進(jìn)行輔助治療已成為一種頗具前景的新型治療策略。

間充質(zhì)干細胞雙機制協(xié)同:免疫調節+旁分泌活性解鎖自身免疫疾病治療新維度

本綜述了間充質(zhì)干細胞免疫調節機制及其在自身免疫性疾病中的應用,重點(diǎn)介紹了其在調節免疫反應和減輕炎癥方面的潛力。MSC的免疫調節機制主要通過(guò)與免疫細胞的直接接觸和旁分泌作用來(lái)介導。

此外,本綜述還為MSC未來(lái)更廣泛的臨床應用奠定了基礎,并強調了其重要的科學(xué)價(jià)值和應用前景。預計進(jìn)一步的研究將提高基于MSCs的自身免疫性疾病治療的有效性和安全性。

間充質(zhì)干細胞的免疫調節特性與自身免疫性疾病治療研究進(jìn)展

間充質(zhì)干細胞(MSCs)是一類(lèi)具有自我更新能力和多向分化潛能的基質(zhì)細胞,最初在骨髓中被發(fā)現,后續研究表明其廣泛存在于脂肪、臍帶、牙髓等組織中。研究證實(shí),MSCs不僅可分化為脂肪、軟骨、成骨等中胚層細胞,在特定條件下還可跨越胚層分化為外胚層或內胚層組織,展現出獨特的發(fā)育可塑性。其低腫瘤風(fēng)險特性進(jìn)一步增強了臨床應用的可行性。

間充質(zhì)干細胞雙機制協(xié)同:免疫調節+旁分泌活性解鎖自身免疫疾病治療新維度

近年來(lái),MSCs的免疫調節功能成為研究熱點(diǎn),其通過(guò)直接接觸或旁分泌作用調控免疫細胞活性,為治療自身免疫性疾?。ㄈ珙?lèi)風(fēng)濕性關(guān)節炎、系統性紅斑狼瘡等)提供了新思路?,F有免疫抑制劑雖能靶向IL-1、IL-6、TNF-α等炎癥因子,但長(cháng)期使用易引發(fā)感染、耐藥及惡性腫瘤等風(fēng)險。MSCs的免疫調節潛力為減少藥物依賴(lài)、實(shí)現疾病長(cháng)期控制提供了補充治療策略。

間充質(zhì)干細胞的免疫調節機制

MSCs具有顯著(zhù)的免疫調節特性,使其成為免疫學(xué)和再生醫學(xué)領(lǐng)域的研究對象。

MSCs通過(guò)直接細胞接觸和產(chǎn)生旁分泌介質(zhì)參與先天性和適應性免疫反應。MSCs可以直接與各種免疫細胞相互作用,例如T細胞、B細胞、巨噬細胞、自然殺傷細胞 (NK)、樹(shù)突狀細胞 (DC) 和中性粒細胞。通過(guò)這些直接接觸,MSCs可以調節免疫細胞的活化、增殖和分化。

此外,MSCs還分泌多種生物活性分子,包括細胞因子、生長(cháng)因子和趨化因子,它們以旁分泌的方式影響免疫細胞的行為和功能。這些旁分泌因子可以抑制免疫反應、促進(jìn)組織修復和調節炎癥環(huán)境。直接細胞接觸和旁分泌活動(dòng)的結合使MSCs 具有強大的免疫調節作用,使其在治療自身免疫性炎癥疾病和各種免疫相關(guān)疾病中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

這些疾病包括移植物抗宿主病 (GVHD) 、系統性紅斑狼瘡 (SLE)、銀屑病、原發(fā)性干燥綜合征 (pSS) 、1型糖尿病 (T1DM) 、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節炎 (RA) 等。我們總結了MSCs在治療自身炎癥疾病中的作用機制,如圖1所示。

圖1:間充質(zhì)干細胞移植治療自身炎癥性疾病的作用機制。
圖1:間充質(zhì)干細胞移植治療自身炎癥性疾病的作用機制。

MSCs主要通過(guò)與免疫細胞(包括T細胞、B細胞和自然殺傷 (NK) 細胞等)直接相互作用:

  • (A)發(fā)揮免疫調節功能,也通過(guò)旁分泌分泌體(細胞外囊泡)?
  • (B)發(fā)揮免疫調節功能,分泌體含有生物活性的趨化因子、細胞因子和生長(cháng)因子,靶向作用于各種免疫細胞,如T細胞、B細胞、NK細胞、樹(shù)突狀細胞 (DC)、巨噬細胞 (Mφ) 等。
  • (C)同時(shí),來(lái)自多種組織的MSCs在調節免疫細胞和促進(jìn)相關(guān)炎癥疾病
    的潛在治療方面發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。

間充質(zhì)干細胞與免疫細胞的直接接觸

MSCs的關(guān)鍵免疫調節特性之一是其能夠調節免疫細胞的活性。MSCs的調節方式依賴(lài)于細胞間的直接接觸。這意味著(zhù)MSCs與免疫細胞之間的物理相互作用對于免疫調節過(guò)程至關(guān)重要。當MSCs與免疫細胞接觸時(shí),它們可以通過(guò)多種方式發(fā)揮調節作用。

例如,它們可以調節T細胞的活性。它們可以抑制效應T細胞的增殖和活化,同時(shí)促進(jìn)調節性T細胞的生成和功能。這有助于維持免疫平衡并防止過(guò)度免疫反應。MSCs還可以與B細胞相互作用。它們可能影響B(tài)細胞的分化、抗體的產(chǎn)生和存活。通過(guò)調節B細胞功能,MSCs可以參與體液免疫反應的控制。

此外,MSCs還可以影響自然殺傷細胞 (NK)。它們可能改變自然殺傷細胞的細胞毒活性和細胞因子的產(chǎn)生,從而調節先天免疫反應。此外,MSCs還可以與樹(shù)突狀細胞 (DC) 相互作用。它們可以影響樹(shù)突狀細胞(DC)的成熟、抗原呈遞和細胞因子的分泌。這可能導致適應性免疫反應的啟動(dòng)和調節發(fā)生變化。

總而言之,MSCs通過(guò)直接細胞接觸對免疫細胞發(fā)揮免疫調節作用的機制復雜且多面。這些機制在維持免疫穩態(tài)方面發(fā)揮著(zhù)重要作用,并在治療各種免疫介導疾病方面具有潛在的應用價(jià)值。

間充質(zhì)干細胞旁分泌機制的作用

大量研究表明,MSC分泌的細胞因子和外泌體可通過(guò)旁分泌機制作用于各種免疫細胞,在先天性和適應性免疫反應中產(chǎn)生免疫調節作用。MSC還可以獨立于其細胞本身發(fā)揮作用,但要通過(guò)其分泌的生物活性物質(zhì)發(fā)揮作用。MSC衍生的細胞外囊泡 (MSC-EVs) 不僅具有與MSC相同的功效,而且由于其特定的miRNA負載,還比MSC具有一些優(yōu)勢。MSC-EVs不僅更易于保存、轉移和生產(chǎn),而且使用起來(lái)更安全,因此受到越來(lái)越多的關(guān)注。

間充質(zhì)干細胞通過(guò)免疫調節機制在治療自身免疫炎癥疾病中的臨床應用

自身免疫性炎癥疾病的傳統治療方法通常包括使用免疫抑制藥物、皮質(zhì)類(lèi)固醇和非甾體類(lèi)抗炎藥。這些藥物旨在抑制過(guò)度活躍的免疫反應并減輕炎癥。然而,它們常常伴有不良副作用,并且并非對所有患者都能取得滿(mǎn)意的療效。

MSCs憑借其免疫調節功能,已成為自身免疫性炎癥疾病的一種有前景的治療選擇。將傳統療法與MSCs相結合,為治療自身免疫性炎癥疾病提供了一種充滿(mǎn)希望的策略。傳統療法可以快速控制炎癥并緩解癥狀,而MSCs可以提供持續的免疫調節并促進(jìn)組織修復。通過(guò)結合這兩種方法,有可能獲得更佳的治療效果,并減少對高劑量免疫抑制藥物的依賴(lài)。

我們在表1中總結了MSCs在治療自身免疫性疾病方面已完成和正在進(jìn)行的臨床試驗。這些注冊研究的結果均證明了MSCs在治療自身免疫性疾病方面的安全性和有效性。

表1:間充質(zhì)干細胞治療自身免疫性疾病的注冊臨床試驗。

間充質(zhì)干細胞通過(guò)免疫調節機制治療系統性紅斑狼瘡

2016年,國際期刊雜志《臨床與實(shí)驗醫學(xué)》發(fā)表了一篇“臍帶間充質(zhì)干細胞移植治療系統性紅斑狼瘡的長(cháng)期安全性:6年隨訪(fǎng)研究”的文章。

該研究是由孫凌云團隊對9例難治性SLE患者進(jìn)行臍帶MSCs輸注,隨訪(fǎng)6年發(fā)現患者系統性紅斑狼瘡活動(dòng)指數(SLEDAI)顯著(zhù)下降,未出現嚴重不良反應,且肝腎功能和腫瘤標志物保持正常。

2018年,一項針對81例難治性SLE患者的II期臨床試驗顯示,接受異體MSCs治療后,患者5年總生存率達84%,34%達到臨床緩解,且多器官功能(如肺出血、間質(zhì)性肺炎)改善。

作用機制:MSCs通過(guò)分泌TGF-β上調調節性T細胞(Treg)表達,通過(guò)前列腺素E2(PGE2)下調輔助性T細胞17(Th17)活性,從而平衡Th17/Treg比例,抑制炎癥反應。

間充質(zhì)干細胞通過(guò)免疫調節機制治療類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節炎

2019年,中國空軍第986醫院的研究團隊從2000年1月至2017年1月期間,從中國空軍第986醫院研究招募了64名年齡在18-64歲之間的RA患者。

治療期間,患者在輸注100mL生理鹽水后立即通過(guò)靜脈注,40mLUC-MSC懸浮產(chǎn)品(2×10^7細胞/20mL)。使用血清學(xué)標志物測試來(lái)評估安全性,使用28關(guān)節疾病活動(dòng)評分 (DAS28) 和健康評估問(wèn)卷 (HAQ) 來(lái)評估UC-MSCs治療RA的長(cháng)期效果和安全性。研究結果發(fā)表在《Dove Press》。

研究結果表明:臍帶間充質(zhì)干細胞治療類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節炎(RA)在安全性和有效性方面都表現出長(cháng)期而穩定。在治療后的1年到3年,患者的血液指標、肝腎功能和免疫球蛋白水平都在正常范圍內。同時(shí),患者的疾病活動(dòng)評分和健康評估問(wèn)卷得分也都有顯著(zhù)下降,這些數據都表明UC-MSCs治療的長(cháng)期效果。

此外,研究人員還提供了兩位接受臍帶間充質(zhì)干細胞治療前后的圖片。

第一位患者是一位68歲的男性,治療前關(guān)節疼痛、腫脹、變形嚴重,接受UC-MSC治療6個(gè)月后癥狀得到緩解,并維持至治療后3年(圖1A)。接受UC-MSC治療3年后,關(guān)節變形得到恢復(圖1B),疼痛也消失了,并且能夠自由活動(dòng)和進(jìn)行一些體育鍛煉。

圖1

A)顯示雙手無(wú)法伸直。(B)治療后3年,停用抗風(fēng)濕藥物5年,雙手伸展自如,關(guān)節周?chē)L(fēng)濕結節逐漸軟化、消退。

另一名33歲女性類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節炎患者,治療前關(guān)節腫脹及畸形較為嚴重(圖2A),治療后病情也獲得緩解。接受UC-MSC治療三年后,其關(guān)節畸形得到改善(圖2B),腫脹也得到較好的緩解。此外,她現在有時(shí)可以自由奔跑和進(jìn)行一些體育鍛煉。

圖2A

(?A?)咬牙困難,腫脹疼痛,晨僵,(?B?)經(jīng)UC-MSC細胞治療1周后,癥狀明顯改善。

總體而言,本研究證明了UC-MSC治療類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節炎(RA)患者的長(cháng)期安全性和有效性。UC-MSC的治療效果可維持3年,臨床療效穩定,顯著(zhù)改善了RA患者的生活質(zhì)量。

作用機制:MSCs通過(guò)抑制Th17細胞分化和促炎因子(如IL-17、TNF-α)分泌,同時(shí)促進(jìn)抗炎因子(如IL-10)釋放,重塑免疫平衡。

間充質(zhì)干細胞通過(guò)免疫調節機制治療多發(fā)性硬化癥

2024年,國際期刊雜志《干細胞研究與治療》發(fā)表了一篇“鞘內間充質(zhì)干細胞-神經(jīng)祖細胞治療進(jìn)展型多發(fā)性硬化癥的療效:II期隨機安慰劑對照臨床試驗結”的文章。

這項研究旨在評估一種基于間充質(zhì)干細胞-神經(jīng)前體細胞(MSC-NP)的治療方法對進(jìn)展性MS患者的療效。

結果表明:與生理鹽水相比,鞘內注射MSC-NP療法與需要輔助行走的患者群體的行走能力改善相關(guān)。此外,鞘內注射MSC-NP療法與膀胱功能改善相關(guān),膀胱功能是影響MS患者生活質(zhì)量的重要因素。其次,我們還發(fā)現了間接證據,表明該療法具有神經(jīng)保護作用,具體表現為腦磁共振成像(MRI)皮質(zhì)灰質(zhì)體積變化。

最后,我們的研究也進(jìn)一步證實(shí)了多次鞘內注射細胞的安全性和耐受性。臨床觀(guān)察結果顯示,治療后腦脊液(CSF)生物標志物發(fā)生了顯著(zhù)的生物學(xué)變化。我們的研究提供了多項臨床和實(shí)驗室證據,證明了鞘內注射MSC-NP療法對進(jìn)展型多發(fā)性硬化癥(MS)的有效性。

作用機制:MSCs通過(guò)調節Th1/Th2平衡,減少促炎因子(如IFN-γ),并促進(jìn)髓鞘修復。

間充質(zhì)干細胞治療其他自身免疫性疾病

炎癥性腸?。↖BD):2021年,期刊雜志《Biomolecules》生物分子發(fā)表了一篇間充質(zhì)干細胞/基質(zhì)細胞治療炎癥性腸病的療效和安全性:最新系統評價(jià)的文章,該綜述旨在介紹有關(guān)MSC療法在IBD中的安全性和有效性的最新研究。

在PubMed上對MSC和IBD的臨床試驗進(jìn)行了詳細的搜索策略,并選出了32項研究納入本綜述。最終綜述研究表明局部間充質(zhì)干細胞注射治療肛周瘺管性克羅恩?。≒FCD)具有長(cháng)期療效,同時(shí)保持良好的安全性。

作用機制:MSCs通過(guò)分化為腸道上皮細胞修復屏障功能,并分泌抗炎因子(如IL-10)抑制過(guò)度免疫反應。

銀屑?。?a target="_blank" rel="noreferrer noopener" rel="nofollow" >中南大學(xué)湘雅醫院對17例銀屑病患者進(jìn)行臍帶MSCs治療,6個(gè)月后47.1%患者皮損面積改善超40%,且無(wú)嚴重副作用。

作用機制:MSCs抑制角質(zhì)細胞過(guò)度增殖,調控Th1/Th17通路,減少促炎因子釋放。

間充質(zhì)干細胞的免疫調節機制治療自身免疫性疾病的潛力

間充質(zhì)干細胞(MSCs)通過(guò)雙重機制——與免疫細胞(如T細胞、B細胞、巨噬細胞)的直接接觸及旁分泌活性(細胞因子、外泌體等)——發(fā)揮免疫調節作用。其抑制PD-1/PD-L1通路、調控T細胞分化平衡(如增強Treg細胞、抑制Th1/Th17細胞),并重編程巨噬細胞向抗炎表型極化,從而重塑免疫穩態(tài)。

此外,炎性預處理可動(dòng)態(tài)增強MSCs的免疫抑制能力,凸顯其精準調控潛力。這些特性使MSCs不僅能增強傳統療法的療效(如減少藥物耐藥性和毒副作用),還能促進(jìn)組織修復,改善患者功能恢復與生活質(zhì)量。

間充質(zhì)干細胞的旁分泌活性與外泌體治療自身炎癥疾病的前景

MSCs的旁分泌效應,尤其是外泌體(MSC-EVs),已成為其免疫調控的核心機制。MSC-EVs通過(guò)遞送抗炎因子(如IL-10)、抑制促炎信號通路(MAPK/ERK、PERK/CHOP),調節T細胞分化并抑制B細胞過(guò)度活化,誘導免疫耐受環(huán)境。表達PD-L1的外泌體在自身免疫病及癌癥免疫治療中展現出靶向潛力。

研究還表明,MSC-EVs可重編程巨噬細胞功能并抑制NK細胞毒性,為炎癥和纖維化疾病的治療提供新策略。然而,需進(jìn)一步闡明其分子機制以?xún)?yōu)化臨床應用。

間充質(zhì)干細胞治療自身免疫性疾病的臨床進(jìn)展與未來(lái)挑戰

多項臨床試驗驗證了MSCs在自身免疫?。ㄈ鏕VHD、紅斑狼瘡)中的安全性和療效。例如,重復輸注臍帶MSCs顯著(zhù)降低慢性GVHD發(fā)生率,聯(lián)合療法可提升激素抵抗型急性GVHD的緩解率?;蛐揎桵SCs及TLR激動(dòng)劑預處理等新興策略進(jìn)一步增強了其免疫抑制功能。然而,多發(fā)性硬化癥等疾病的II期試驗結果參差不齊,提示需針對性?xún)?yōu)化。未來(lái)研究需聚焦細胞來(lái)源標準化、最佳劑量與給藥途徑,以及長(cháng)期安全性評估,同時(shí)探索MSCs與生物材料或靶向藥物的聯(lián)合應用,以實(shí)現更精準的免疫調控治療。

寫(xiě)在最后:常規療法與間充質(zhì)干細胞 (MSC) 的協(xié)同作用是治療自身免疫性炎癥疾病的良策。這種模式轉變有望提升治療效果,并減輕這些疾病給患者帶來(lái)的巨大負擔。隨著(zhù)研究的不斷深入,深入探究MSC復雜的作用機制并優(yōu)化其在臨床環(huán)境中的應用至關(guān)重要,最終為更有針對性和更有效的治療干預鋪平道路。

總而言之,MSC為免疫介導疾病提供了有前景的治療選擇,其免疫調節和耐受性誘導是潛在機制。未來(lái)仍需開(kāi)展進(jìn)一步研究和更大規模的試驗,以驗證其在不同患者群體和疾病背景下的療效和安全性。

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主要參考資料:[1]Chen B, Chen Z, He M, Zhang L, Yang L and Wei L (2024) Recent advances in the role of mesenchymal stem cells as modulators in autoinflammatory diseases. Front. Immunol. 15:1525380. doi: 10.3389/fimmu.2024.1525380

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