肺部疾病的细胞治疗进展

严峻的肺损害随同许多肺部疾病，包含缓慢阻塞性肺疾病（COPD）、特发性肺纤维化（IPF）、支气管肺发育不良（BPD）、肺动脉高压、囊性纤维化（CF）、急性呼吸窘迫综合征（ARDS）和新冠感染等病毒感染。这些疾病迫切需要新的再生医疗战略，其中就包含间充质干细胞（MSCs）医治。

国际细胞与基因医治学会多次举办“ 干细胞、细胞疗法和生物工程在肺生物学和肺部疾病中的使用”研讨会，文章就会议上的内容做如下介绍。

一、囊性纤维化

虽然， 调理囊性纤维化（CF）跨膜传导调理因子（CFTR）的小分子疗法明显改进了CF患者的肺功用和日子质量，但对大约10%的CF患者无效。

细胞和基因疗法有望改进CF患者的CFTR功用，也是CF和其它气道疾病（如原发性纤毛不动综合征）的潜在治好疗法，但其临床使用仍面对重大应战。首先，肺是一个相对容易靶向的器官，呼吸道黏液是雾化运送的物理屏障。CF黏液脱水变稠，导致缓慢感染和炎症，然后下降雾化运送效率。其次，需要挑选性地靶向特定细胞。近端呼吸道排泄细胞和离子细胞具有最高水平的CFTR表达，而纤毛细胞则很少表达CFTR。虽然这些不同细胞类型的功用效果尚不彻底清楚，但它们的确代表了不同细胞靶点。最后，为了持久和永久地恢复CFTR功用，有必要经过修改或替换气道基底细胞中的CFTR基因来纠正骤变。有用地将基因修改技术使用到气道基底细胞或植入经基因校正的气道干细胞可永久恢复CFTR功用。

二、儿童肺部疾病：支气管肺发育不良的细胞医治

支气管肺发育不良（BPD）是一种与早产相关的缓慢肺部疾病。BPD是多要素的、炎症、通气相关的肺损害及氧化应激最终导致“肺发育阻滞”，肺泡大、结构不全、肺血管床反常。虽然早产儿存活率有所提高，但BPD的医治几乎没有取得开展。

多数细胞疗法已在实验性BPD中进行了探索，具有不同的理论基础和生物学合理性。骨髓间充质干细胞（BMMSCs）是迄今为止研讨最多的细胞，在啮齿动物氧诱导的幼崽肺损害中有维护效果。许多临床前BPD模型证明了从脐带或脐带血中别离的MSCs可改进肺结构和功用，减轻肺动脉高压、肺部炎症和纤维化，同时促进肺血管生长。这些影响会持续到成年期，且无长时刻不良事情（如肿瘤构成）。在一项Ⅰ期临床实验中，共有21名早产儿在出世后10天平均承受了1或2×107个细胞/kg的单次脐带血MSCs气管内打针。手术耐受性很好，无不良事情报导。对前9例承受医治的患者进行18～24个月随访，未发现不良反响。在相同细胞产品的Ⅱ期临床中，66名早产儿按胎龄（23～24周和25～28周）分层，并承受单次气管内打针MSCs（1×107细胞/kg）或溶媒（对照组）。MSCs可明显下降气管抽吸物中的炎性细胞因子，但在逝世或BPD的主要结局方面无差异（安慰剂18/33，55%；MSCs 17/33，52%）。但是，23～24周的亚组显现BPD导致的逝世削减[53%（8/15）至19%（3/16）]。这些结果标明MSCs在较低胎龄中有潜在益处。

人羊膜上皮细胞（hAECs）在BPD的临床研讨中也显现出前景。hAECs经过削减T细胞的增殖和征集，促进维护性调理性T细胞和M2巨噬细胞调理免疫反响。hAECs促进血管生成，削减成纤维细胞活化和胶原堆积，激活支气管肺泡干细胞微环境。一项初次在人体进行的研讨向6例患有BPD的极早产儿静脉打针1×106hAECs/kg。这项研讨标明hAECs在这一脆弱的婴儿集体中的耐受性。一项静脉打针hAECs的Ⅰ期剂量递加研讨现在正在招募患有BPD的极早产儿，以评价在BPD开展早期给予更高剂量的耐受性。研讨从出世后的前2～3周开始，分3次给药，最大剂量为3×107hAECs/kg。

三、成人肺部疾病

全世界约有3亿人患有哮喘。哮喘是一种复杂的多要素疾病，尚无治好办法，抗炎药（例如糖皮质激素）和支气管扩张剂（例如β人肾上腺素能受体激动剂）仍然是对症医治的首选。但是，5%～10%的患者在经过最佳医治后症状仍操控不佳，这在很大程度上是因为肺本质和气道结构重塑。在几种哮喘模型中，全身和气管内给予BMMSCs可有用下降呼吸道炎症并改进肺功用， 包含卵清蛋白、屋尘螨提取物和曲霉菌丝提取物（Th2/Th17混合模型）诱导的哮喘模型。3例患有严峻哮喘且对常规医治和奥马珠单抗无效的患者，每人承受一次静脉打针自体BMMSCs（2×107细胞）。所有3例患者均陈述在早期医治过程中日子质量有所改进。

COPD现在是人类三大逝世疾病之一（全球每年逝世300万人）。虽然在症状操控方面取得了开展，但在改进疾病开展或下降逝世率方面开展甚微。在不同肺气肿模型中给予MSCs，可减轻炎症，削减细胞凋亡，改进肺本质修复，添加肺灌注。气管内打针BMMSCs，可削减肺泡过度胀大面积和胶原纤维含量。支气管内瓣膜（EBVs）能够使肺气肿部位削减空气停留，让肺功用更好扩张，日子质量得到改进。但是，EBVs可能会诱导肉芽肿构成和部分炎症，继而呈现黏液排泄过多，这会添加感染风险，导致患者临床情况恶化。EBVs和支气管内部分MSCs联合使用，在30天和90天时可下降患者循环C反响蛋白水平，提高日子质量。

四、感染性休克

Ⅰ期我国缺血性卒中亚型（CISS）研讨是一项单中心、敞开标签、剂量递加的临床实验，旨在检查单次静脉输注≤300万个BMMSCs/kg的安全性和耐受性。21例患者共有9例被归入干预组，参与3个MSCs剂量组，每个参与者承受单次静脉打针剂量分别为≤30万/kg、100万/kg 和300万/kg 细胞。任何干预组中都没有输液相关不良事情，也没有任何被以为可能或肯定与MSCs相关的意外和严峻不良事情。在MSCs输注前及MSCs输注后1小时、4小时、12小时、24小时和72小时于参与者收集血浆，测量49种细胞因子和生物标志物。结果标明，单次静脉输注MSCs（ ≤300万个细胞/kg）不会导致全身细胞因子水平呈现任何显着反常。最重要的是，在72小时促炎细胞因子呈现时刻短按捺，这标明MSCs医治可能会改动先天免疫反响和脓毒症。Ⅱ期CISS多中心、双盲随机对照实验现在正在进行中，包含10 个加拿大中心的114例因脓毒性休克入院的ICU患者。

五、呼吸窘迫综合征

虽然呼吸窘迫综合征（ARDS）的发病机制和修复机制研讨取得了相当大开展，但医治仍局限于肺维护性通气、俯卧位和削减液体摄入。许多小型和大型动物研讨及在离体人肺中进行的实验，支撑MSCs医治ARDS。

Matthay及其搭档完成了2项针对非COVID ARDS的异体BMMSCs的安全性实验。Ⅰ期实验是一项规范的剂量递加实验，结果证明106 MSCs/kg最高剂量的安全性。Ⅱa期实验（START） 选用双盲随机设计，对60例患者（40例MSCs医治和20例安慰剂）进行了安全性测试，没有安全问题。事后分析标明，承受较高活力MSCs患者氧合指数有改进趋势。MSCs医治患者的肺损害生物学指标下降，包含总蛋白和血管生成素-2明显下降。现在Matthay及其搭档正在进行Ⅱb期随机双盲实验，目标是归入120例ARDS患者。McAuley 及其搭档完成了一项UCMSCs医治ARDS的Ⅰ期实验。机械通气中重度ARDS 患者承受单次静脉输注UCMSCs的剂量（100、200 或400×106个细胞）。每个剂量队列中有3例患者。实验发现单次静脉输注MSCs耐受性杰出，无剂量限制性毒性。

Mesoblast公司进行了其同种异体BMMSCs产品remestemcel-L在呼吸机依靠型COVID-19中度/重度ARDS患者中的随机对照实验。217例患者按1∶1随机分组，承受规范医治或规范医治加2次静脉打针MSCs，距离3～5天，剂量为200万细胞/kg。因为不太可能到达30天总逝世率下降43%的结尾实验提前停止。在对123例年纪<65岁的患者进行的亚组分析中，remestemcel-L明显下降了90天逝世率。但在97例>65岁的患者中，逝世率并未下降，这标明在这些患者中需要更长时刻或更高剂量的抗炎医治。Parekkadan实验室发明了一种体外培养MSCs的新办法，可延长MSCs的效果时刻。该产品现已由Sentien生物技术公司转化为临床产品。他们将同种异体人MSCs固定在中空纤维血液滤膜中，经过半透膜将患者血液间接暴露于MSCs。MSCs在体外排泄的蛋白质和外泌体经过膜进入体内。他们对承受持续血液透析医治的严峻急性肾损害的新冠患者进行了初次人体内研讨。3例患者经过体外循环设备触摸250×106MSCs 长达24小时，3例患者均存活，新冠感染相关的循环炎症标志物，如C反响蛋白、铁蛋白、D-二聚体、IL-6和淋巴细胞在医治7天后均下降，尿液肾损害生物标志物也有所下降。

六、应战与时机

肺部疾病的细胞和基因医治在快速开展，其面对的应战可分为三大类：首先，临床级细胞的规模化制造有待实现，缺少有用的方针监管；其次，怎么将临床前科学转化为最接近复杂临床条件的办法，以实现最大效益，这还有很长的路要走；最后，怎么优化临床实验设计并实施，包含患者挑选。此外，需要继续尽力说明细胞疗法效果机制，包含细胞与免疫细胞成分（包含T 细胞、单核细胞/巨噬细胞和中性粒细胞）的相互效果。大多数剂量范围研讨是在动物模型中进行，不容易转化为人体剂量，且缺少人体药效学/药代动力学数据，很难根据动物数据计算出合适剂量。

因为严峻肺部疾病的医治还存在许多未被满足的需求，尤其是全球新冠疫情的管控铺开后病毒性肺炎在一段时刻内还是一个比较严峻的逝世要素，因此对MSCs的临床需求很大，是大力开展MSCs产业的时机。