梳理| 間充質干細胞免疫調節功能的研究簡史

　　以下文章來源于間充質干細胞 ，作者東海先生colly

　　本文挑選文章的基本原則：首次發現或證明了間充質干細胞（MSC）與免疫相關的具有一定代表性的重要研究。根據發表文章的時間先后順序，給與逐一整理和解讀。挑選這些文章，具有一定的代表性，但是并不意味著這些文章的實驗內容的數據就是真實可靠，尚存在一些相互矛盾的地方，后續再給與分析和講解。

　　MSC的免疫功能研究始于2002年。

　　2002年，2個團隊分別發現了MSC有強大的免疫抑制能力。

　　2002年的1月份，美國Bartholomew教授團隊報道了MSC抑制淋巴細胞的激活，抑制異體皮膚移植出現的排斥反應，但是體外實驗MSC和T細胞共培養中，額外添加IL-2可以部分地逆轉MSC的抑制作用。

　　同一年的5月份，意大利Di Nicola教授團隊報道了自體MSC和異體MSC無差異性抑制各種抗原刺激導致的T淋巴細胞（包括CD4+T細胞和CD8+T細胞）的增殖，而且利用tanswell實驗證明MSC抑制T細胞的增殖是不需要依賴細胞之間的相互接觸，利用抗體中和HGF和TGF-β，則減弱MSC的抑制作用。

　　2003年，瑞典的Le Blanc教授團隊發現MSC本身具有低免疫原性，即使異體或跨種屬使用，均不會引起免疫排斥反應[3, 4]。該團隊還發現MSC抑制了細胞毒性T淋巴細胞（CTL）介導的細胞裂解作用，卻不能抑制NK細胞的殺死作用；但是異體的CTL細胞和NK細胞不能殺傷MSC。

　　同年的美國波士頓兒童醫院William T. Tse教授團隊也同樣證實MSC抑制T細胞的增殖是不需要依賴細胞之間的相互接觸，同時也通過實驗的方法證明MSC并不具有抗原提呈細胞（APC）的功能，MSC也不能誘導T細胞的凋亡，但是也證明IL-10、TGF-β、PGE2、IDO都不是MSC發揮免疫抑制功能的關鍵因子。

　　同年的英國FrancescoDazzi教授團隊證明了MSC呈劑量依賴性地抑制幼稚T細胞和記憶性T細胞的增殖；MSC與T細胞共培養，MSC對T細胞的激活抑制是暫時性的；如果去除MSC，那么T細胞能再次對抗原刺激產生應答增殖。

　　2004年，Le Blanc教授團隊在《Lancet》發表MSCs治療兒童急性難治性的移植物抗宿主病（GVHD）的臨床研究的文章。這是第一篇利用MSC的免疫抑制能力來發揮治療作用的臨床研究文章。這篇重磅文章拉開了MSC治療免疫性疾病的序幕，不僅促進了MSC從基礎研究快速進入臨床應用研究，而且點燃了研究人員對MSC免疫調節功能的深入研究熱情。

　　2005年，首次發現病人（再障）的骨髓MSC的免疫抑制功能出現病理性降低，從而開始認識到MSC也是和人體一樣有生老病死（大自然的規律）。但不清楚疾病導致MSC的免疫抑制功能降低，還是先出現MSC的免疫抑制功能降低再出現疾病？隨后發現多發性骨髓瘤、系統性紅斑狼瘡、類風濕性關節炎和ITP等患者的骨髓MSC的免疫抑制能力也出現損傷，以及增殖速度減慢、分泌細胞因子減少等改變。

　　同年的4月份英國Francesco Dazzi教授團隊發現MSC不僅可以抑制T細胞的激活，而且還能上調p27和下調周期蛋白D2來誘導激活的T細胞停滯于細胞周期G期，T細胞處于失能狀態（不應答）。雖然MSC抑制了T細胞的激活，但是MSC卻能促進T細胞的存活，使得T細胞處于靜息狀態。

　　同年的5月份我國科學家發現MSC和CD14+單核細胞共培養，能抑制單核細胞向樹突狀細胞（DC）分化，而且MSC通過下調DC細胞的共刺激分子和IL-12的分泌，來抑制成熟的DC細胞的抗原提呈功能。隨后不同團隊證明MSC通過可溶性物質（IL-6和M-CSF等）和通過細胞周期G1到G0的轉化來抑制DC的成熟和抗原提呈功能。

　　同年的11月，意大利Alessandro Poggi教授團隊證明MSC和NK細胞接觸培養后，MSC能激活NK細胞，能促進被抗原激活的NK細胞分泌大量的TNF-α和IFN-γ，而IL-2激活的NK細胞則可以殺死MSC，但靜息狀態的NK細胞不能殺死MSC[16]。隨后的2006年，兩個不同的團隊證明了MSC可以抑制NK細胞的激活增殖，但是反過來，激活的NK細胞對MSC有殺傷作用。

　　同年的12月，加拿大Jacques Galipeau教授團隊通過小鼠實驗證明MSC并不是完全的免疫逃逸，而是存在一定的抗原特性，MHC不匹配的異體MSC輸入體內后，被機體清除的速度遠遠快于自體MSC。因此，有專家提出MSC并不具有免疫豁免特性，而只是其免疫原性比其他類型的同種異體細胞低很多。

　　2006年，意大利的Anna Corcione團隊發現MSC抑制外周血B細胞的增殖，而且使B細胞處于細胞周期的G0/G1期，抑制B細胞分泌IgM、IgG、IgA抗體。但隨后有團隊發現MSC促進了B細胞增殖和IgG抗體的分泌。

　　2007年，法國Lo?c Fouillard團隊發現MSC表達抑制性分子HLA-G，而且HLA-G的表達不受MSC和T細胞相互作用的影響；阻斷HLA-G的生物學活性，可以解除MSC對T細胞的抑制作用。同一年的法國另一團隊發現MSC亦表達血紅素氧合酶-1（HO-1），阻斷HO-1的MSC失去了免疫抑制能力。

　　同一年的愛爾蘭一團隊發現小鼠骨髓MSC并不表達PD-1或者PD-L1/PD-L2、IDO，但是IFN-γ能刺激MSC表達PD-L1和IDO，從而增強MSC的免疫抑制功能。同年的德國一團隊證明IFN-γ受體1缺乏的MSC，不表達IDO，IDO抑制劑不能誘導PBMC的增殖，而且MSC抑制HLA不匹配的PBMC的效果不受IFN-γ受體1的影響。

　　同一年的日本自治醫科大學KatsutoshiOzaki教授團隊發現NOS-/-小鼠來源的骨髓MSC的免疫抑制能力下降，不能顯著地抑制T細胞的增殖；MSC和T細胞的相互作用，誘導MSC的iNOS表達，增加NO 的產生，從而抑制了CD4+T細胞和CD8+T細胞的增殖。2008年我國科學家進一步證明了敲除了iNOS的小鼠骨髓MSC，或者敲除了IFN-γ受體1的MSC，都失去了免疫抑制能力，不能有效治療小鼠的GVHD。

　　還是這一年，美國和比利時的兩個團隊，分布在免疫功能健全的小鼠和豬的動物模型中發現異體骨髓MSC注射能誘導動物的免疫系統產生一定程度的針對異體細胞的IgG和IgM抗體。

　　2008年，我國、法國和意大利的科學家團隊分別發現MSC在抑制T細胞激活增殖的同時，促進T細胞的一個亞群Treg細胞的增殖。美國麻省總醫院huang教授團隊的數據證明，單次注射MHC不匹配的臍帶MSC并不能誘導產生免疫反應，但是當在炎癥部位注射、在同一區域重復注射或注射前用IFN-γ刺激時，提高了MSC的免疫原性，即產生輕微的皮膚移植排斥反應。

　　2009年，美國的兩個團隊均發現MSC誘導巨噬細胞的極化，MSC分泌PGE2刺激巨噬細胞極化為分泌IL-10的抗炎表型。同年的德國團隊利用動物實驗，系統性闡述了自體MSC和異體MSC在不同免疫功能狀態下的動物分布和存留時間；同時發現異體MSC能誘導機體產生免疫記憶，包括記憶性CD4+T和記憶性CD8+T細胞。

　　2011年，意大利的Giuseppe Remuzzi醫生團隊首次開展MSC應用于腎移植患者的臨床研究，2例腎移植患者，經常規臨床治療后，靜脈回輸自體骨髓MSC（(1-2)x106/kg），患者體內的Treg細胞數量有所增加，記憶性CD8+T細胞的數量減少，雖然腎功能穩定，但是1例患者的腎活檢也發現了局部的粒細胞浸潤[39]。隨后的2012年，我國福州總醫院的團隊在《JAMA》發表文章，首次通過隨機對照臨床試驗來證實自體骨髓MSC在實體器官腎移植后發揮免疫抑制作用，起到免疫抑制劑的治療效果。在移植后一年的隨訪時間內，MSC治療組的腎移植患者發生更低的急性排斥反應和感染的風險，同時促進了更好的腎功能的恢復。基于MSC有免疫抑制和促進修復的功能，有望代替免疫抑制劑，不同的團隊陸續開展MSC在肝和腎移植方面的臨床應用研究。

　　2012年，Osiris公司宣布全球首個MSC的III期臨床試驗失敗，即MSC治療兒童GVHD的III期臨床試驗的結果和安慰劑組沒有差異，給予MSC行業一個幾乎致命的打擊。當時的III期臨床試驗的數據并沒有整理發表文章，但是2013年有篇文章專門點評這件事，分析失敗原因和今后的發展方向。當然，Prochymal 失敗的原因有很多，本小編也曾詳細地分析過。雖然美國FDA沒有批準Prochymal上市，但是Prochymal卻在加拿大獲得有條件上市。隨后英國（2012年）和歐盟（2014年）的治療指南推薦MSC作為治療2-4級急性GVHD的三線治療藥物。

　　2013年，我國的大樣本（172例）臨床研究發現，類風濕性關節炎（RA）患者普遍存在Treg細胞減少，經過MSC治療后，Treg細胞增加的患者，其RA相關的臨床癥狀體征緩解非常明顯，MSC的療效得到較好地維持。這項臨床研究的意義在于，Treg細胞的數量變化可以作為MSC治療RA病情緩解的客觀判斷指標。

　　這一年，法國SITI實驗室評估了骨髓MSC和脂肪MSC在GMP條件下，不同的培養體系對MSC的免疫調節功能特性的影響和差異。該團隊的實驗數據提示，胎牛血清和血小板裂解液均能很好地促進MSC增殖；血小板裂解液培養的脂肪MSC，具有很好的抑制T細胞激活的品質。但是該團隊用于培養脂肪MSC（2%）和骨髓MSC（8%）的血小板裂解液濃度不一樣，因此需要謹慎對待該團隊的實驗結論。

　　2015年，Mesoblast公司的骨髓MSC產品用于心衰竭的局部注射治療，11%的患者體內檢測到針對異體骨髓MSC的HLA-I類抗原的抗體，只有1名患者檢測到骨髓MSC的HLA-II類抗原的抗體。

　　2016年7月份《Lancet》報道全球第二個基于免疫調節功能的干細胞藥物（脂肪MSC）的III期臨床試驗的結果，即Cx601（脂肪MSC）治療復雜肛周瘺克隆恩病的多中心隨機對照III期試驗（RCT），這項研究包括212名患者，107名患者接受了脂肪MSC治療，105名患者接受了安慰劑治療；接受脂肪MSC治療的患者中有50%實現了聯合緩解，而安慰劑組中的34%的患者在24周達到了聯合緩解，MSC治療的效果明顯優于安慰劑組。

　　2018年，《Gastroenterology》雜志發表了Cx601（脂肪MSC）治療復雜肛周瘺克隆恩病的長期療效觀察結果，在52周時，接受Cx601治療的患者中達到聯合緩解的比例(56.3%)顯著高于對照組(38.6%)(P=0.010)，臨床緩解率(59.2%vs 41.6%，P=0.013)。這次III期臨床試驗的結果明顯優于對照組，歐盟在2018年3月批準Cx601（Alofisel）上市用于克羅恩病患者復雜性肛周瘺的治療。

　　2019年，我國CFDA再次推動干細胞藥物的歷史進程。西比曼公司于1月16日獲得CFDA的新藥臨床試驗默示許可（IND獲批），異體人脂肪間充質祖細胞注射液為治療用生物制品1類新藥，適應癥為膝骨關節炎。隨后國內多家干細胞公司申報干細胞藥物獲得新藥臨床試驗默示許可，免疫性炎癥疾病的適應癥涵蓋了膝骨關節炎、類風濕性關節炎、GVHD、潰瘍性結腸炎、慢性牙周炎、急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）。

　　也是這一年，日本Hokkaido大學醫院開展AM01（羊膜MSC）治療異體造血干細胞移植后出現的激素抵抗的急性GVHD的I/II期多中心臨床研究。吸取了Prochymal（骨髓MSC）治療兒童GVHD的3期臨床的失敗教訓，日本研究者修改了臨床治療方案，選取羊膜MSC代替成年骨髓MSC，在MSC的年齡屬性上具有一定的優勢，MSC劑量分為1x106/kg和4x106/kg，連續靜脈注射4次，間隔1周的時間。

　　2020年，我國首次報道MSC治療新冠的文章最早發表于3月份的《Aging and Disease》雜志，觀察了北京佑安醫院在2020年1月23日到2月16日開展的7例新冠肺炎的MSC治療效果。這7例患者的肺功能和癥狀在單次MSC（1x106/kg）治療后2天內均有明顯改善，伴隨著體內炎癥因子水平下降；其中2名普通患者和1名重癥患者在治療后10天內康復出院。這個小規模臨床研究初步證明了靜脈回輸MSC治療新冠肺炎肺炎是安全有效的，尤其是危重患者。隨后，我國和多個國家分別開展了MSC治療新冠肺炎的臨床研究。

　　小小總結

　　在MSC免疫調節功能的研究歷程中，前十年主要集中在MSC的基礎探索性研究，比如研究MSC與各種免疫細胞的相互作用，以及可能的作用機制，而臨床研究零零散散，以GVHD的臨床研究為主。2012年后，開始出現大量的MSC治療各種免疫性炎癥疾病的臨床研究，包括GVHD、膝骨關節炎、潰瘍性結腸炎（克隆氏病）、類風濕性關節炎、實體組織器官的移植、特異性皮炎等等。當然，還有很多MSC治療其他類型疾病（非免疫性疾病）的臨床研究。

　　毫無爭議的是，MSC具有免疫調節功能，適合用于免疫性疾病的治療。但是，臨床療效的影響因素太多，包括疾病的復雜程度和對MSC的使用方案等等方面。要取得很好的MSC治療效果，依然需要靜下心來，繼續優化治療方案，持續探索MSC和人體的相互作用的奧秘。MSC相當于一個治療疾病的工具，如何利用好MSC也是一個很重要的課題。不能因為我們目前不能很好地利用這個工具，就否定這個工具的使用價值。

　　即使困難諸多，但是依然堅信MSC的強大功能，只要利用好MSC，相信MSC藥物在不久的將來會成為現實，為患者解除病痛和恢復健康。