2023间充质干细胞治疗炎症性肠病的临床研究进展和挑战

2023间充质干细胞治疗炎症性肠病的临床研究进展和挑战 摘要：炎症性肠病(IBD)是一种慢性、特发性炎症导致肠道黏膜发生病理改变的自身免疫病，主要包括溃疡性结肠炎(UC)和克罗恩病。IBD的危险因素包括环境、饮食、遗传、肠道菌群及肠道免疫等因素，但确切的发病机制仍不完全清楚，其临床治疗还缺乏特效的药物和技术。近年来干细胞治疗、免疫调节治疗表现出良好的发展前景，并逐渐成为IBD治疗的研究热点之一。本文根据克罗恩病和UC的临床特点和相关发病机制，总结了干细胞治疗IBD的临床研究进展。

炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)是一种慢性、特发性炎症导致肠道黏膜发生病理改变的自身免疫病，主要包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)、克罗恩病和其他慢性IBD。既往IBD主要发生于欧美发达国家年轻成年人，多见于女性[1]。近年来，随着新兴工业化国家的增多和人口的老龄化，IBD的发病率呈增高趋势。中国虽然仍是IBD低发病地区，但调查表明过去30余年国内IBD的发病率和患病率均快速攀升[2,3,4]。据预测，至2025年，中国可能会有150万例IBD患者[5]。鉴于我国人口老龄化的趋势，IBD发病率有可能会持续增长。目前IBD仍缺乏有效的治疗药物和手段，现对近年来IBD的发病机制和特点及临床干细胞治疗情况等进行综述。

一、IBD的临床特点、病因和相关发病机制 不同类型的IBD具有相似的临床特点，如反复肠道出血、腹痛、腹泻、食欲减退、体重减轻和易疲劳等。其中克罗恩病病变可涉及从口腔至肛门的整个消化系统，而UC则主要累及结肠和直肠。除了肠道症状外，IBD还可出现诸如原发性硬化性胆管炎、关节炎等临床表现。此外，IBD患者还易发生结肠癌、冠心病、骨质疏松症、静脉血栓及药物不良反应等并发症。

通常认为IBD的病因和发病机制很复杂，遗传易感因素、免疫因素、肠道微生态和环境因素共同参与IBD的发病过程，其中免疫因素是最直接、最重要的因素。在IBD发病进程中，饮食习惯改变、抗生素的使用和肠道黏膜屏障的损伤等引起肠道菌群和微生态发生改变，进而触发人体的免疫系统对肠道内的微生物群落成分产生过激的免疫反应，同时伴有抗炎症免疫调节的缺失。然而，确切的发病机制还未完全阐明。特异性免疫反应可能在IBD病理进程中发挥关键作用。辅助性T细胞1、17产生过多的炎症细胞因子诱导了肠道上皮炎症细胞浸润和急慢性肠炎。研究发现，克罗恩病患者体内辅助性T细胞1、17分泌的炎症细胞因子增多，而UC患者则是辅助性T细胞2分泌过多炎症细胞因子。无论是UC还是克罗恩病患者，肠道组织中浸润的抗炎性调节性T细胞水平均降低，也是致病因素之一。IBD发生和发展与体内免疫反应异常的关系密切，为间充质干细胞(mesenchymal stem cell，MSC)治疗IBD提供了科学依据。

二、IBD临床治疗存在的问题 IBD是一种临床难治性疾病，目前临床上主要的治疗手段包括药物治疗、内镜治疗和手术治疗[6]。治疗药物主要以免疫抑制剂为主，这些药物多通过抑制促炎症信号通路，纠正肠道内异常的免疫反应，达到缓解疾病、维持正常生活质量的目标。然而，当前治疗药物只能缓解部分患者的病情[7]，因此，迫切需要研发新型有效的治疗药物。

近年来，干细胞治疗是IBD临床治疗研究的热点[8]，特别是MSC，不仅能够通过免疫调节发挥抗炎症和抑制纤维化作用，而且可以通过分泌细胞生长因子促进组织修复和血管生成，还具有致免疫耐受潜能，其应用前景广泛[9]。在美国临床试验数据库(ClinicalTrials.gov)中搜索关于干细胞治疗IBD的临床注册研究有96项，其中22项已经完成；在干细胞治疗克罗恩病方面有80项，已完成20项；在UC方面有16项，已完成2项。

三、MSC治疗IBD的疗效和安全性 MSC具有独特生物学特性，包括具有再生能力、定向迁移到炎症病变部位发挥免疫调控作用，因而能够在抑制机体炎症的同时恢复免疫平衡[9]。干细胞治疗IBD的优势包括有一定的治疗效果、疗效较持久、较少复发和出现并发症、患者满意度较高[10]。文献报道，MSC治疗克罗恩病相关肛周瘘的治愈率为53%~59%，并发症发生率为13%~19%；单独手术治疗的治愈率为31%~82%，并发症发生率为31%~79%。与手术治疗相比，干细胞治疗克罗恩病相关肛周瘘不仅治愈率高、并发症少，而且治疗效果比较稳定、重复性高，便于改善临床预后。 前期临床试验评价了应用自体或异体MSC治疗IBD的短期和长期疗效[11]。Darvadstrocel是欧洲药品管理局批准的第1个治疗肛周瘘的干细胞疗法药品，多中心、随机对照、双盲的Ⅲ期临床试验评估了该药物治疗107例难治性克罗恩病相关难治性复杂肛周瘘的效果，结果显示在第52周随访时，治疗组56.3%的患者达到完全缓解(对照组为38.6%，P＝0.010)。最近，Furukawa等[12]完成了darvadstrocel的单臂开放Ⅲ期临床试验，没有发现MSC治疗的不良反应等安全性问题。2019年欧洲克罗恩病和结肠炎组织指南总结了多项干细胞临床试验的研究结果，认为应用异体来源的MSC治疗克罗恩病相关复杂性肛周瘘安全、有效。随后临床研究还关注了长期随访数据，例如在MSC治疗后第52周随访时，发现50%以上的患者治疗有效，且临床疗效可以维持到第156周，也没有发生肿瘤和异位组织形成等潜在的不良反应[13]。Ciccocioppo等[14]报道了在克罗恩病相关的瘘管内注射自体骨髓来源MSC，通过在治疗后1、2和4年随访发现患者瘘管无复发率分别达到88%、50%和37%，而且未观察到不良事件。有meta分析总结了23项研究，纳入696例参与者，其中4项为随机对照试验，在接受MSC治疗的患者中有80%实现了克罗恩病瘘管闭合；MSC组瘘管闭合率为64%，而对照组仅为37%；MSC组治疗相关不良事件发生率为13%(对照组为24%)，复发率为0[10]。这些结果表明在克罗恩病病变局部注射MSC不仅安全，而且可能有治疗效果。

关于给药途径是否影响MSC的疗效，前期临床研究表明克罗恩病肛周瘘管局部疗效较好，而管腔IBD采用全身给药似乎更合适，不过目前还没有统一的给药途径标准可供参考，往往依具体个体情况而定。值得注意的是，MSC产品输注前的处理过程，如温度、静水压等调节，可能会影响临床试验的疗效和重复性[15]。动物实验表明，在输注时已经发生凋亡或死亡的MSC可以诱发机体的免疫反应，影响MSC的治疗潜能。此外，供体与受体的免疫匹配程度是否会影响MSC疗效，特别是再给药的疗效还需要进一步研究。

近年MSC治疗UC的临床研究也取得了进展。例如采用自体MSC治疗UC合并带状疱疹的患者通过结肠镜检查发现，与治疗前相比，MSC治疗后病变大小和水肿区域均有所缩小，出血情况获得改善，随访发现2年内没有复发[16]。另外，MSC治疗可缓解UC患者的临床症状，同时明显减少复发风险和住院次数。骨髓来源MSC治疗年龄>60岁的UC患者的效果劣于20~40岁的患者，原因可能在于UC为自身免疫病，随着年龄增长自身免疫反应减弱，所以患者的年龄可能是UC患者病程特征、全身表现严重程度、预后及MSC治疗效果的影响因素。2016年国内专家通过多中心临床研究评价了MSC输注治疗中、重度UC的安全性和疗效，结果发现试验组中48.6%(34/70)的重症UC患者经过MSC治疗后肠道弥漫性、深部溃疡和黏膜炎症得到了明显改善，结肠镜检查示病变明显缩小、炎症减轻，治疗效果良好且安全性佳，但相关机制还需进行深入研究[17]。

四、MSC治疗IBD的机制 MSC临床治疗IBD的相关机制受到关注，虽然确切的机制还不清楚，但是基本明确的是MSC能够通过直接或间接途径促使局部组织损伤减弱、促炎免疫反应减轻，并有效抑制黏膜炎症反应，从而恢复IBD患者的免疫稳态。一般认为MSC的功能和特点由其所处的微环境决定。移植的MSC可自发地或在微环境免疫细胞分泌的炎症细胞因子的作用下分泌抗炎因子，从而抑制树突状细胞、巨噬细胞、T细胞等免疫细胞的功能。例如，MSC产生抗炎性因子白细胞介素(interleukin，IL)-10、转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)和前列腺素E2(prostaglandin E2)，抑制辅助性T细胞1和17的发育和激活。MSC产生抗炎因子CD40、IL-6、IL-10和TGF-β可抑制B细胞增殖。

除了分泌抗炎因子，MSC还可诱导机体产生调节性T细胞(regulatory T cell)，后者能下调初始T细胞和记忆性抗原性T细胞的反应，抑制T细胞的毒性和增殖活性及自然杀伤细胞的功能。MSC还通过调节体内多个信号通路参与IBD细胞治疗的免疫和炎症过程，这些通路包括程序性死亡蛋白1/程序性死亡蛋白配体-1免疫检查点通路、Wnt/β-连环素通路、核因子-κB通路、Notch通路、蛋白酪氨酸磷酸酶/磷酯酰肌醇3激酶/蛋白激酶B通路和FAS细胞表面死亡受体(FAS cell surface death receptor，FAS)/FAS细胞表面死亡配体(FAS cell surface death receptor ligand，FASL)通路。MSC分泌单核细胞趋化蛋白-1，通过FAS/FASL促进CD4+ T细胞凋亡，从而抑制IBD患者T细胞增殖。目前MSC迁移到炎症病灶的机制、迁移效率及在病灶的存活能力还不清楚。抗体标记的MSC可以更精准地定向迁移到炎症病灶，可能是未来一个重要的研究方向。近年来