最新快訊!炎癥性腸病的干細(xì)胞治療

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前言

炎癥性腸?。↖BD）是一組胃腸道慢性炎癥性疾病，包括克羅恩?。–D）和潰瘍性結(jié)腸炎（UC）。IBD有多方面的病因，包括遺傳易感性、免疫失調(diào)、腸道外部菌群和環(huán)境因素。這些因素都會(huì)破壞腸粘膜屏障，導(dǎo)致慢性非特異性炎癥、局部結(jié)構(gòu)變化和腸道功能障礙。反復(fù)炎癥和微循環(huán)障礙可導(dǎo)致腸瘺、狹窄、梗阻、穿孔、胃腸道出血、敗血癥等并發(fā)癥，增加腸細(xì)胞癌變和死亡的風(fēng)險(xiǎn)。近年來，IBD的發(fā)病率在亞洲，尤其是東亞，每年都在遞增，導(dǎo)致患者數(shù)量不斷增加。

目前可用的IBD治療包括非靶向治療（如氨基水楊酸、糖皮質(zhì)激素和免疫調(diào)節(jié)劑）和靶向治療（如抗TNF、抗IL-12/IL-23和抗α4β7整合素）。雖然生物靶向療法對(duì)許多患者有效，但依然有高達(dá)30%的患者對(duì)初始治療沒有反應(yīng)，高達(dá)50%的患者隨著時(shí)間的推移反應(yīng)消失。

近年來，造血干細(xì)胞（HSCs）和間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）臨床前模型和臨床試驗(yàn)中已顯示出治療IBD的療效。研究表明，多種類型的干細(xì)胞（SC）不斷產(chǎn)生和取代腸上皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞等，從而維持腸上皮的完整性和腸道免疫的穩(wěn)態(tài)。腸內(nèi)SCs的缺失或異常激活可導(dǎo)致腸上皮功能障礙和免疫功能障礙，這是IBD的關(guān)鍵致病因素。因此，將SCs移植到患者的腸道中，可以通過修復(fù)腸上皮功能障礙和重建免疫穩(wěn)態(tài)達(dá)到長(zhǎng)期緩解，從而為IBD提供潛在的治療方法。

IBD治療常用的干細(xì)胞

各種類型的SC，包括HSC、MSC、腸道干細(xì)胞（ISC）和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC），已用于治療IBD。

造血干細(xì)胞

人類HSC具有強(qiáng)大的增殖和分化能力，使其能夠分化為血液和免疫細(xì)胞，并遷移到受損組織，分化為各種“結(jié)構(gòu)細(xì)胞”，如上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞。此外，HSC還具有調(diào)節(jié)血液、免疫和組織細(xì)胞的功能。造血干細(xì)胞移植（HSCT）可以完全恢復(fù)造血和免疫系統(tǒng)，防止血液和免疫細(xì)胞分化異常，并已用于治療血液腫瘤。但其在IBD治療中的應(yīng)用受到一些條件的限制，如高免疫原性、對(duì)供體配型的要求、骨髓清除治療、侵襲性強(qiáng)、相關(guān)不良反應(yīng)多，以及復(fù)發(fā)率高。此外，還需要免疫抑制，這進(jìn)一步增加了其局限性。

間充質(zhì)干細(xì)胞

間充質(zhì)干細(xì)胞是廣泛分布于整個(gè)人體的多能干細(xì)胞，這些細(xì)胞具有在多個(gè)方向上積極增殖和分化的能力。此外，間充質(zhì)干細(xì)胞還具有強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)和組織修復(fù)能力，以及向損傷組織部位的靶向和定向遷移。它們還具有促進(jìn)SC植入和提供造血支持的能力。

研究發(fā)現(xiàn)，IBD患者的腸道固有間充質(zhì)干細(xì)胞（MtSC）表現(xiàn)出異常分化或耗竭，間充質(zhì)干細(xì)胞移植（MSCT）作為MtSC的補(bǔ)充或替代品，可以調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞和修復(fù)IEC，并已成為IBD最廣泛使用的SC療法。

將MSC用于IBD治療有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先，間充質(zhì)干細(xì)胞具有低免疫原性，通常不需要匹配或清髓治療，從而允許在移植后根據(jù)需要給予免疫抑制治療。其次，間充質(zhì)干細(xì)胞可以很容易地從多種來源獲得，如臍帶血、外周血或脂肪，并且可以很容易分離和培養(yǎng)。第三，間充質(zhì)干細(xì)胞可以通過多種方法給藥，如靜脈注射、腹膜內(nèi)注射、皮下注射或局部注射，從而根據(jù)病變類型選擇最佳方法，移植過程與普通藥物注射相似。

腸道干細(xì)胞

腸道上皮細(xì)胞（IEC）的壽命較短，為3-5天，依靠位于腸隱窩中的ISC的持續(xù)分裂和補(bǔ)充來維持腸上皮屏障的完整性。ISC具有多能性，可以分化為各種IEC和腸道固有免疫細(xì)胞，如T細(xì)胞、B細(xì)胞，和樹突狀細(xì)胞（DC）。在對(duì)腸粘膜損傷的反應(yīng)中，ISCs可以增殖和分化以修復(fù)損傷的粘膜并調(diào)節(jié)腸道中的固有免疫細(xì)胞，在維持腸道結(jié)構(gòu)和功能方面起著至關(guān)重要的作用。因此，ISCs是治療IBD的極好的干細(xì)胞來源。然而，ISCs的提取和體外培養(yǎng)具有挑戰(zhàn)性，需要復(fù)雜的程序，包括內(nèi)窺鏡輸入，以確保植入腸道病變部位。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞

iPSC具有與胚胎干細(xì)胞（ESCs）相似的形態(tài)、功能和基因表達(dá)，并可被誘導(dǎo)成各種細(xì)胞類型，包括iESCs、iMSCs或iISCs，表現(xiàn)出與ESCs、MSC或ISCs相似的功能。iPSC比ESCs有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)，包括避免倫理問題和免疫排斥。研究已經(jīng)證明了使用iPSC生成與人類腸道組織非常相似的3D腸道組織的可行性。

然而，iPSC的制備過程復(fù)雜，需要精確控制，可能導(dǎo)致高故障率和不確定的安全性。此外，盡管iPSC可以被誘導(dǎo)為iESCs、iMSCs或iISCs，但它們的基因表達(dá)、表型特征、增殖、分化、凋亡和衰老可能并不相同。

孤雌生殖胚胎干細(xì)胞

由于倫理限制，ESCs具有較高的癌癥風(fēng)險(xiǎn)，因此難以控制和開展IBD臨床研究。為了克服這些問題，可以使用物理和化學(xué)方法刺激卵母細(xì)胞發(fā)育成單性生殖胚泡，從而產(chǎn)生稱為pESCs的多能干細(xì)胞。

最近的研究表明，人類pESCs可以成功誘導(dǎo)為腸上皮干細(xì)胞，為IBD的治療帶來了希望。然而，其制備過程復(fù)雜，需要精確控制，失敗率高，安全性不確定。因此，它們?cè)谂R床環(huán)境中的療效仍有待驗(yàn)證。

干細(xì)胞治療IBD的機(jī)制

從機(jī)制上講，SC通過調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞和修復(fù)腸粘膜屏障來作用于IBD病變，它直接對(duì)抗慢性腸道炎癥。此外，SCs還可以在增強(qiáng)腸道微生態(tài)、解決微循環(huán)障礙、預(yù)防纖維化和癌變等方面發(fā)揮有益作用。

調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)

HSCT誘導(dǎo)各種類型免疫細(xì)胞的分化，而MSCT和ISCT主要通過分泌細(xì)胞因子或囊泡來調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞。對(duì)于IBD患者，MSCs主要通過分泌激素或囊泡調(diào)節(jié)腸道中的免疫細(xì)胞。它們調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞向M2型的極化，抑制輔助性T細(xì)胞Th1和Th17的增殖，促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的分化，并抑制DC的成熟和分化，最終抑制炎癥。

腸粘膜屏障的修復(fù)

研究表明，MSC主要通過分泌細(xì)胞因子或囊泡來修復(fù)腸粘膜屏障。首先，MSC通過分泌某些因子調(diào)節(jié)ISCs的生長(zhǎng)微環(huán)境，并促進(jìn)其分化為IEC。其次，MSC分泌促進(jìn)IEC修復(fù)和降低腸壁通透性的因子。此外，在IBD的動(dòng)物模型中，MSC分泌的小泡已被證明通過減少半胱天冬酶-3、半胱天冬酶-8和9的切割來抑制IEC的凋亡。此外，MSCs可以通過促進(jìn)淋巴內(nèi)皮細(xì)胞（LEC）增殖、遷移和淋巴管生成，促進(jìn)血管生成。MSC還可以通過抑制內(nèi)源性毒素（如氧自由基）的產(chǎn)生來減少組織細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷。

改善腸道微生態(tài)

腸道微生物群與宿主細(xì)胞相互依存，共同構(gòu)成腸道微生態(tài)。腸道微生態(tài)紊亂是IBD的主要發(fā)病機(jī)制，腸道微生態(tài)穩(wěn)態(tài)的維持在很大程度上依賴于腸道免疫和粘膜屏障功能。MSC通過其對(duì)腸道免疫和粘膜屏障功能的影響，對(duì)改善腸道微生態(tài)有間接影響。此外，MSC還分泌各種抗菌肽，如IL-10、PGE2、IDO和IL-17，這些肽在多項(xiàng)研究中顯示出抗菌活性。

促進(jìn)血管生成

IBD發(fā)生微血管功能障礙和內(nèi)皮屏障損傷，可影響結(jié)腸組織灌注和愈合。MSC分泌各種血管生成因子，包括血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）、血小板衍生生長(zhǎng)因子（PDGF）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGF-β）和血管生成素-1，促進(jìn)EC增殖和新血管的形成。此外，MSCs可以分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞并促進(jìn)血管生成。

抗纖維化

腸纖維化是IBD的常見并發(fā)癥，經(jīng)常導(dǎo)致CD患者的腸狹窄和梗阻。TGF-β信號(hào)通路是驅(qū)動(dòng)腸纖維化的核心機(jī)制，已有研究表明，BM-MSCs通過miR-200b逆轉(zhuǎn)TGF-β1誘導(dǎo)的IEC-6細(xì)胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT），導(dǎo)致腸纖維化的顯著逆轉(zhuǎn)。

SC在IBD治療中的臨床應(yīng)用

目前，已有許多研究已經(jīng)探索了SC在治療IBD方面的潛力。這些臨床研究主要集中在MSC和HSC上，很少關(guān)注ISC和iPSC。根據(jù)ClinicalTrials的臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，到目前為止，已經(jīng)注冊(cè)并啟動(dòng)了34項(xiàng)涉及MSC治療IBD的臨床試驗(yàn)。

HSCT

HSCT由于其復(fù)雜的操作和許多不良反應(yīng)，在治療IBD的安全性方面面臨著重大挑戰(zhàn)。因此，HSCT正逐漸被MSCT所取代。雖然大多數(shù)已完成的臨床研究都取得了一定的療效，但一些研究也顯示對(duì)IBD治療沒有反應(yīng)，并面臨嚴(yán)重的不良反應(yīng)。ASTIC研究是一項(xiàng)多中心、隨機(jī)的III期干預(yù)研究，23名難治性CD患者接受了自體HSCT，22名患者接受了標(biāo)準(zhǔn)CD治療（對(duì)照）。結(jié)果顯示，SC治療組23名患者中只有2名患者實(shí)現(xiàn)了臨床和內(nèi)鏡完全緩解，而對(duì)照組22名患者中僅有1名患者實(shí)現(xiàn)臨床和內(nèi)鏡緩解，無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。研究還發(fā)現(xiàn)，所有接受SC治療的患者都經(jīng)歷了不同程度的并發(fā)癥，感染是最常見的。然而，當(dāng)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)降低時(shí)，接受HSCT治療的患者中停止使用免疫抑制藥物的比例明顯高于對(duì)照組，克羅恩病活動(dòng)指數(shù)（CDAI）也明顯低于對(duì)照組，生活質(zhì)量和腸道病變的緩解優(yōu)于對(duì)照組，表明HSCT治療對(duì)這些患者仍有積極作用。

MSCT

MSCT的臨床研究主要集中在難治性肛周瘺CD和難治性腸腔IBD患者身上。MSC可以來源于各種組織，如骨髓、臍帶和脂肪組織。脂肪組織是一種易于獲得和培養(yǎng)的MSC來源，在臨床應(yīng)用中越來越多地使用，目前它占所有MSC來源的三分之一。MSC在IBD中的臨床應(yīng)用大致分為兩類：CD中的局部應(yīng)用和難治性管腔內(nèi)IBD。

MSC的局部應(yīng)用已被發(fā)現(xiàn)可有效治療克羅恩病中的難治性肛周瘺（PFCD）。第一種用于PFCD的MSC臨床制劑darvadstrocel/Cx601（武田）已在歐洲獲批，用于治療克羅恩病復(fù)雜性肛周瘺患者。更多優(yōu)化的MSC和衍生物目前正處于臨床試驗(yàn)階段。

在一項(xiàng)納入212名難治性、復(fù)雜性和活動(dòng)性肛瘺患者的研究中，107名患者接受了Cx601的治療，其余105人接受了安慰劑組的常規(guī)治療。結(jié)果顯示，Cx601組有53人（50%）獲得了緩解，而安慰劑組有36人（34%）。在接受Cx601治療的患者中，103名患者中有18名（17%）發(fā)生了與治療相關(guān)的不良事件，而安慰劑組103名中有30名（29%）發(fā)生了不良事件。這項(xiàng)研究的結(jié)論是，Cx601對(duì)難治性、復(fù)雜和活動(dòng)性肛周瘺患者是一種有效且安全的治療方法。

對(duì)于難治性管腔內(nèi)IBD，在最近的一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，82名難治性腔內(nèi)IBD患者被納入其中，41名患者被隨機(jī)分配接受MSCs。在治療12個(gè)月后，與對(duì)照組的23.6±12.4相比，UC-MSC組的CDAI降低了62.5±23.2。此外，UC-MSC組的Harvey-Bradshaw指數(shù)（HBI）下降了3.4±1.2，而對(duì)照組下降了1.2±0.58。UC-MSC組皮質(zhì)類固醇劑量也減少了4.2±0.84 mg/天，而對(duì)照組減少了1.2±0.35 mg/天。這些結(jié)果表明MSC在治療難治性腔內(nèi)IBD方面是有效的。

ISCs和iPSC

最近，東京醫(yī)科大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱，世界上第一個(gè)“類器官”成功移植到一名難治性UC患者的腸粘膜中，標(biāo)志著類器官SC時(shí)代的開始。該團(tuán)隊(duì)在內(nèi)窺鏡幫助下從患者身上收集正常腸粘膜（包括ISCs），在體外培養(yǎng)約1個(gè)月，并構(gòu)建了直徑為0.1–0.2 mm的“類器官”。然后在內(nèi)窺鏡下將“類器官“移植到腸病變部位。據(jù)介紹，患者的腸道癥狀有所好轉(zhuǎn)，目前情況良好。

小結(jié)

盡管目前IBD的治療可以暫時(shí)緩解臨床癥狀，但要實(shí)現(xiàn)持續(xù)緩解仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。SC具有通過調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞和修復(fù)腸粘膜屏障直接改善腸道慢性炎癥的潛力。SC可以通過積極影響腸道微生態(tài)、微循環(huán)障礙和纖維化，從而改善腸道炎癥損傷并預(yù)防IBD并發(fā)癥。

目前，對(duì)SC在IBD中的研究主要集中在臨床前階段，臨床應(yīng)用僅限于局限性瘺管和難治性IBD。然而，隨著SC技術(shù)的不斷成熟，其有望成為臨床治療的常規(guī)“武器”，在未來應(yīng)用于普通IBD患者。

參考文獻(xiàn)：

1.Stem Cell Therapy in Inflammatory BowelDisease: A Review of Achievements and Challenges. J Inflamm Res.2023; 16:2089–2119.

原文標(biāo)題 : 炎癥性腸病的干細(xì)胞治療

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