自疫情爆發以來,多國在治療方案的探索中均採用到了幹細胞,幹細胞治療新冠肺炎也成爲了熱點。近日,國家科技部發布了“幹細胞研究與器官修復”等重點專項2022年度項目申報指南,根據此前發佈的申報指南(徵求意見稿),重點專項涵蓋了幹細胞治療新冠肺炎等相關領域。 此前,間充質幹細胞(MSCs)已被證明在治療肺部疾病方面具有巨大潛力,如急性肺損傷、特發性肺纖維化、急性呼吸窘迫綜合徵、和慢性阻塞性肺疾病等。 這幾年,科學家嘗試將MSCs用於同樣以肺部受損爲主要表現的新冠肺炎中。此外,血管緊張素轉換酶2(ACE2)已被證實是SARS-CoV-2進入靶細胞的受體。而MSCs不表達ACE2,並且對SARS-CoV-2感染具有抵抗力。因此,基於MSCs的治療對新冠肺炎患者可能是有前景的,特別是那些重症及危重症的患者[2]。 今天我們就一起來看看間充質幹細胞治療新冠肺炎都取得了哪些進展?
MSCs治療新冠肺炎的多種潛在機制
間充質幹細胞可以從大多數人體組織獲得,如骨髓,脂肪,臍帶以及胎盤等等。間充質幹細胞治療主要依賴於其自我更新能力、多潛能分化、低免疫原性、抗炎功能以及對受損組織的歸巢能力。此外,間充質幹細胞具有獨特的免疫調節機制來調節先天和獲得性免疫反應[2]。間充質幹細胞在治療新冠肺炎的研究中已經展示出積極信號,實驗表明,其主要通過以下幾方面的機制來發揮作用:
01 # 分化潛能
先前的研究表明[3],MSCs可能具有向肺泡上皮細胞轉分化的能力。此外,移植的MSCs被發現可分化爲呼吸道上皮細胞,以補償病變組織中的功能性肺泡上皮細胞屏障,並改善局部損傷。 國內團隊的研究發現[4],將人臍帶間充質幹細胞誘導分化而來的2型肺泡上皮細胞移植到肺纖維化小鼠模型體內,可減低肺纖維化以及死亡率。新冠病毒的主要攻擊目標是肺泡上皮,因此,由於MSCs具有向肺泡上皮細胞分化的潛能,因此被認爲可以用於治療SARS-CoV-2感染引起的肺損傷和炎症。
02 # 免疫調節
MSCs的免疫調節特性已爲大家所熟知,其通過與多種免疫細胞相互作用,調節先天免疫和獲得性免疫。此外,由於SARS-CoV-2的免疫逃逸機制,病毒部分逃避天然免疫系統的識別和攻擊,因此獲得性免疫在殺滅病毒中發揮關鍵作用。MSCs主要通過靶向T淋巴細胞、B淋巴細胞、抗原提呈細胞(APC)、DC、NK細胞和調節性T細胞(Tregs)來調節獲得性免疫。 此外,肺部的局部免疫由CD4+T細胞和CD8+T細胞介導的,可在感染時快速殺傷外來病毒,這也提示MSCs的適應性免疫調節機制是治療新冠肺炎的關鍵環節[2]。
03 # 分泌抗炎因子
抑制炎症是MSCs的另一重要功能,MSCs通過旁分泌作用分泌多種可溶性抗炎因子。研究發現,新冠肺炎患者血液中多種炎症因子,如干擾素-γ、干擾素誘導蛋白-10、單核細胞趨化蛋白-1等均升高。 而且,那些重症及危重症患者的炎症因子水平升高更爲顯著[5]。新冠肺炎會引起細胞因子風暴,並在肺部分泌高水平的促炎細胞因子,如IL-1β、IL-1RA和IL-2等。因此,MSCs強大的分泌抗炎因子的特性能有效抑制上述炎症反應,其通過產生抗炎分子和抑制炎症因子的分泌來介導。
04 # 抗病毒及抗凋亡
在新冠肺炎患者體內可觀察到不同程度得細胞凋亡,包括肺上皮細胞及免疫細胞等,能否逆轉這些細胞的凋亡成爲控制疾病發生髮展得關鍵。間充質幹細胞具有抵抗細胞凋亡的能力,抑制因缺氧、化學刺激、機械損傷和輻射引起的細胞凋亡,這種特性已經在肺泡上皮損傷模型中得到證實。因此,MSCs針對肺部疾病的抗凋亡特性意味着MSCs可被用於新冠肺炎的治療[2]。 圖片來自文獻[2] MSCs能抑制病毒複製、病毒脫落和病毒誘導的肺上皮細胞損傷[2]。然而,MSCs抑制SARS-CoV-2複製和感染的機制尚不清楚,需要進一步研究。
國內外均有新冠患者受益於MSC治療
大量前期研究表明MSCs移植有潛力幫助新冠重症患者康復,目前正在世界多地的研究機構進行臨牀試驗。截至目前,在ClinicalTrials.gov網站搜索發現,目前共有96項使用MSCs治療新冠肺炎的臨牀試驗。其中,臍帶,骨髓及脂肪組織是用於治療 COVID-19 臨牀試驗的 MSCs 的主要來源,大多數試驗處於早期階段。 近兩年,國內外均有間充質幹細胞治療新冠肺炎的臨牀研究成果發表。
未來臨牀研究發展的思考
大量的前期研究已經初步證實了間充質幹細胞對於新冠肺炎治療的療效,這也推動了衆多臨牀試驗的開展。然而,目前的臨牀試驗尚處於早期階段,未來需要更多的臨牀數據來進一步闡明潛在的機制和潛在的目標,以改善臨牀應用。 其次,目前研究使用的間充質幹細胞來源多樣,關於使用何種類型的幹細胞類型,使用何種劑量以及何種給藥途徑等尚未達成一致,有待未來制定統一的標準。 同時,間充質幹細胞來源的外泌體被認爲與幹細胞具有相似的功能,並且可以避免幹細胞臨牀應用面臨的一些障礙等,是否可以應用於新冠肺炎的治療值得研究。 間充質幹細胞治療新冠肺炎的探索仍在繼續,隨着更多的成果輸出,這一領域必將有更快的發展。