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杜晓刚教授：干细胞疗法在重症肾脏病的治疗进展丨CCBPC 2024

发表时间：2024-06-21 16:35:02

编者按

干细胞（SCs）疗法被誉为治愈疾病的新前景，为无数的患者带来了希望。干细胞具有自我更新和分化为不同组织细胞的潜力，具有广泛的临床用途。在其众多家族成员中，具有免疫调节和再生能力的间充质基质细胞（MSCs）备受关注。中华医学会肾脏病学分会2024年重症肾脏病与血液净化大会（CCBPC 2024）于2024年4月25~28日在陕西省西安市举行。会议中重庆医科大学附属第一医院杜晓刚教授对干细胞疗法在重症肾脏病治疗中的进展做了精彩报告。现整理如下，以飨读者。

干细胞是来自于胚胎、胎儿或成体内，在一定条件下具有无限制自我更新与增殖分化能力的一类细胞，是机体的起源顶端的原始细胞。干细胞具有多向分化潜能、自我更新能力，能够产生表现型与基因型均和自己完全相同的子细胞（原始种子），也能产生组成机体组织、器官的已特化的细胞，还能分化为祖细胞，祖细胞不具有自我更新潜能，但有自我增殖能力。

干细胞的五大任务，简称为5R：Replace（替代或补充）、Repair（修补或修复）、Regenerate（组织及器官的再生）、Restore（生命功能的恢复或复原）和Regress（癌细胞的退化）。理论上，如果5R可以正常运作，身体就可以不生病、不老化，甚至不死亡。

干细胞疗法是一种新兴的治疗方式。利用体内的干细胞或通过外源性途径获取的干细胞，以促进组织修复和再生。干细胞可以分化为多种细胞类型，包括肾脏细胞，因此被认为具有治疗重症肾脏病的潜力[1]。目前，国内外已开展多项干细胞疗法相关临床研究。下面着重介绍干细胞疗法在肾脏病领域的应用。

干细胞疗法在糖尿病肾病（DKD）中的应用

首先杜教授介绍了两项临床研究。一项随机对照试验，旨在评估MSCs治疗DKD的安全性和初期疗效，共纳入16例参与者被随机（3:1）分为2组：MSCs组（n=12）和安慰剂组（n=4），随访18个月。基线时，两组参与者均为中度至重度慢性肾脏疾病，测量肾小球滤过率（mGFR）和估算肾小球滤过率（eGFR）具有可比性。研究发现MSCs疗法显著降低了DKD患者eGFR的下降率。无论是通过CKD-EPI还是MDRD公式计算，MSCs组eGFR的平均变化均显著小于安慰剂组；当随访期间的肾功能变化以每年的下降率计算时，观察到相似的结果[2]。另一项是Packham DK等人开展的I期临床试验，探索了利用MSCs治疗DKD患者的安全性和耐用性。研究纳入30例2型糖尿病合并晚期糖尿病肾病的患者，被随机分为安慰剂组、低剂量组（150×106）和高剂量组（300×106），并随访60周。结果发现，整个试验期间没有患者发展为持续的特异性供体抗HLA抗体，低剂量与高剂量组患者经单次静脉注射rexlemestrocel-L治疗12周后稳定或改善DKD肾功能[3]（图1）。此外，目前正在开展多项MSCs疗法应用于DKD的临床研究。

图1. 单次静脉注射rexlemestrocel-L在第12周稳定或改善DKD肾功能

MSCs治疗DKD的分子机制包括：减少尿蛋白及肾肥大指数；减轻肾脏纤维化；抗炎；降血糖，改善β细胞功能；改善氧化应激[4-6]。

干细胞疗法在狼疮性肾炎（LN）中的应用

MSCs疗法可应用于难治性LN，使LN活动性持续稳定。一项异体间充质干细胞/基质细胞移植治疗耐药性系统性红斑狼疮（SLE）患者的长期随访研究显示，所有患者的SLE疾病活动指数评分、血清白蛋白、补体C3、外周血白细胞、尿蛋白水平等一系列指标得到持续改善[7]。

MSCs疗法治疗LN的分子机制包括：①调节固有免疫细胞：MSCs能够促进巨噬细胞向M2表型分化，并通过调节有关细胞因子的表达提高其吞噬效能；可以抑制DC的成熟和功能，诱导调节性DC产生。②对B细胞的调控：SLE患者的B细胞免疫耐受异常，产生多种自身抗体；调节性B细胞（Breg）数量减少，免疫调节功能障碍；促进Breg增殖并调节炎症反应。③对T细胞的调控：T细胞异常活化、亚群比例失衡与SLE密切相关。MSCs可以抑制T细胞活化，抑制CD4+T细胞分化为Th1、Th17和Tfh细胞，促进调节性T细胞（Treg）细胞增殖和IL-10的分泌，降低Th1/Th2的比例，从而恢复Treg/Tfh细胞的平衡[8]（图2）。

图2. MSCs疗法治疗LN的分子机制

干细胞疗法在急性肾损伤（AKI）中的应用

AKI的高患病率和缺乏针对性的药物管理，迫切需要寻找新的治疗方法。一项研究总结了优化MSCs治疗效果的不同方法。结果显示，MSCs疗法在各种AKI动物模型中能显著改善肾功能，促进小管修复，减轻小管损伤、坏死、炎症、凋亡及纤维化，有利于血管再生[9]。

另一项关于间充质干细胞治疗缺血性AKI的细胞和分子特征的单细胞分析显示，MSCs治疗显著降低了IRI小鼠的血肌酐、尿素氮和急性肾小管损伤、坏死、空泡变性、刷状缘的部分脱落、细胞排列紊乱和许多管型的形成。H&E染色和CD45免疫荧光染色也显示，IRI-1 d组和-3 d组的肾间质免疫细胞浸润比假手术组高，而MSCs治疗小鼠的免疫细胞浸润则减少了。单细胞测序分析揭示了MSCs疗法应用于AKI的机制。AKI后，转录组多样性突显了肾干/祖细胞分化和修复。MSC来源的miR-26a-5p通过抑制Zeb2表达、抑制促纤维化肾小管上皮细胞（TECs）及招募继发的免疫细胞亚群招募的来介导MSCs的治疗效果[10]（图3）。MSCs疗法通过抗炎、抗凋亡、血管生成、抗氧化应激、抗纤维化、调节自噬和衰老等多种机制促进肾损伤后肾功能的恢复[11]。

图3. 单细胞测序分析：MSCs疗法应用于AKI的机制

目前已有多项MSCs疗法应用于临床治疗AKI的研究。2018年发表于《美国肾脏病学会杂志》（J Am Soc Nephrol）的一项研究，是在北美27个中心进行的2期、随机、双盲、安慰剂对照的试验，旨在确定同种异体人MSCs在心脏手术后减少AKI恢复时间的安全性和有效性。结果显示同种异体MSCs的给药并未缩短肾功能恢复的时间[12]。

干细胞治疗存在的问题与挑战

干细胞治疗是近年来生命科学领域的前沿和热点，但是存在诸多问题与挑战：

SCs来源的选择：异种移植排斥反应的风险：异种源MSC输注，可激活NK/T细胞。
SCs移植安全性：大多数MSCs的临床研究仍处于早期阶段，而且MSCs分离、纯化方法和注射途径也各不相同，MSCs的安全性如何能够得到保证，需要通过持续的临床试验进行总结和改进。
SC输注数量/活性问题：传统静脉注射MSC，大部分被肺和脾拦截，达到肾脏的细胞太少（活性不足）。
SCs移植方法决定了其靶向性问题：缺乏有效的策略来精确地将MSCs定位到受损组织。不同的移植方式对MSCs的存活和归巢率有重要影响，需要确定最佳的植入方式、治疗时机，注射次数。

关于MSCs疗法的移植方法，蔡广研教授团队探索的解决方案：（1）超声引导下在包膜下注射混合胶原的MSCs，提高其靶向性和粘附水平，减少异种移植排斥反应，延长细胞存活时间。但这种方法可能导致囊压升高、出血倾向，需减少输注细胞数量。（2）由3D打印制造的人造肾胶囊，装载了383颗水凝胶中的间充质干细胞可用于反复进行肾脏局部治疗[9]。

小结

干细胞由于具有多向分化潜能、自我更新能力，在组织器官损伤后的修复中具有重要作用。因此干细胞治疗对各种疾病包括各种危重症肾脏疾病的治疗，是目前和未来关注的热点。现有的研究表明，干细胞治疗对于DKD、LN等疾病具有较好的疗效。对AKI的临床研究还有待于进一步观察。干细胞治疗的临床应用目前还面临很多问题和挑战：干细胞的来源、移植途径、输注后的活性和安全性、靶向性等。采用新的生物工程技术探索最佳的输注方式也是未来的重点。

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