急性腎損傷（Acute Kidney Injury, AKI）是指腎臟功能在短時間內急劇下降，導致體內廢物和多余水分無法有效排出，從而引發一系列癥狀和并發癥。它是一種常見的臨床急危重癥，其發病率介于0.9%至20%，而死亡率范圍從25%至80%不等。對于需要透析治療的AKI患者，死亡風險更高，約為50%至60%，幾乎是其他需透析治療病因患者的兩倍。

• 詳情請瀏覽：急性腎損傷癥狀和原因是什么？及其治療方法

傳統治療方法包括藥物治療、支持療法和透析，但這些方法雖然能夠暫時緩解癥狀，卻對促進腎臟組織的實際修復和再生能力有限。因此，探索新的治療方法成為當務之急。

什么是間充質干細胞？

間充質干細胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）是一類多能干細胞，具有自我更新和多向分化的能力，能夠分化為多種間充質系列細胞，如成骨細胞、成軟骨細胞及成脂肪細胞等。

這類干細胞最初是從骨髓中分離出來的，但后來的研究表明它們也存在于其他多種組織中，包括但不限于骨骼肌、骨外膜、骨小梁、臍帶血、臍帶組織、胎盤組織以及脂肪組織等。

在過去的數十年，有關干細胞的研究取得了長足進步。現階段干細胞移植在多種疾病的研究中已廣泛開展，并取得了令人滿意效果，包括間充質干細胞(MSC)用于治療急性腎損傷（AKI）。?

大量研究表明，AKI時給予外源性MSCs可以改善腎小球、腎小管、腎間質的結構，促進損傷組織功能恢復。MSCs移植促進AKI修復的可能機制如下：

• 外源性MSCs向腎臟歸巢：當機體出現組織損傷，受損組織表達和釋放多種趨化因子，這些因子與MSC表達的趨化因子受體相互作用，通過有絲分裂原活化蛋白激酶途徑、PI3K/AKT、Jak/STAT和MAPK等信號通路調控MSCs向損傷的腎臟部位歸巢。
• 旁分泌或內分泌：MSCs可通過旁分泌或內分泌多種細胞因子（如肝細胞生長因子、表皮生長因子、血管內皮生長因子、胰島素樣生長因子-l、骨形態發生蛋白-7以及白介素-10等）來修復受損腎臟，這種修復機制主要依賴損傷后健存的腎小管上皮細胞增殖來實現。這些細胞因子通過參與血管新生、免疫調節和細胞凋亡等過程，改善腎臟修復的微環境。?
• 釋放微泡：MSCs條件培養基含有微泡，MSCs釋放的微泡被募集到組織損傷部位，向損傷后殘存的腎小管上皮細胞和內皮細胞等靶細胞轉移表面受體、蛋白、生物活性脂類、mRNA和microRNA，刺激腎小管上皮細胞增殖和抗凋亡。

干細胞治療急性腎損傷16例，顯著改善患者的炎癥反應

本篇文章介紹了一項發表在《干細胞轉化醫學》期刊上的研究，該研究是一項精心設計的多中心臨床試驗，在美國12個研究中心同步開展。這項研究采用了隨機、雙盲及安慰劑對照的設計，并通過平行組的方式評估了體外間充質干細胞產品 (SBI-101)?多次遞增劑量的效果。

方法：研究設計如圖1C所示。16名受試者按2:1的比例隨機分配到有效低劑量的SBI-101（250×10⁶MSCs）或假治療（無 MSCs）。

AKI-D指急性腎損傷中需要透析治療的情況。

在16名受試者中，13名AKI-D的主要原因是缺血再灌注損傷（10名活性和3名假手術）。在其余三名受試者中，膿毒癥是AKI-D的原因（兩名活性和一名假手術）。

結果

01.干細胞治療后藥效動力學（PD）多細胞因子調節概述

在評估SBI-101治療急性腎損傷（AKI）的效果時，研究者們通過一系列時間點的外周血采樣來監測與藥效動力學（PD）相關的多細胞因子變化。這些樣本采集的時間點包括篩選期、給藥前基線以及治療后的第1、3、7、14、21和28天。PD暴露的起始時間被定義為首次給藥后的24小時。

• 實驗結果顯示，在接受SBI-101治療的組別中，已知的促炎標志物如腫瘤壞死因子α（TNFα）和干擾素γ（IFNγ）保持較低水平或有所下降；而在假手術對照組中，這些標志物則繼續上升。（圖2A）
• 相反，抗炎標志物如白細胞介素-10（IL-10）和轉化生長因子β1（TGF-β1）在活性組中表現出相應的增加趨勢。特別是IL-10與TNFα的比例，在第7天的每次評估中均高于1，這表明SBI-101促進了從促炎狀態向抗炎狀態的轉變。（見圖2B）

此外，TNFα水平在治療后第3天的下降與治療時間呈負相關，暗示早期進行干細胞干預可能帶來更強的PD效應，進而改善治療效果。所有這些觀察結果都與間充質干細胞（MSCs）的作用機制相一致。

為了進一步理解SBI-101的作用機制，研究團隊還進行了通路分析，比較了治療組和對照組之間的差異。結果顯示，

• SBI-101治療導致多個免疫介導通路的廣泛抑制，而對照組中的相同通路則處于激活狀態。
• 特別是有一個原本屬于對照組的受試者因感染性休克進入緩解期，其免疫概況意外地接近于SBI-101治療組，這提示該療法可能模擬了某些條件下自然發生的免疫恢復過程。

值得注意的是，當將第3天的分析物標準化為給藥前的基線水平，并輸入Ingenuity通路分析軟件后，可以觀察到SBI-101治療組中免疫介導通路受到廣譜抑制（藍色），而對照組則顯示大多數相同的通路處于激活狀態（橙色）。這種明顯的聚類性支持了SBI-101廣泛調節免疫系統的觀點，這是細胞療法區別于傳統單因子藥物的關鍵特征之一。

02.干細胞治療后外周免疫細胞動力學及趨化因子的變化

在接受SBI-101治療后，研究人員不僅監測了分子生物標志物的變化，還采集了每位受試者的外周血單個核細胞（PBMC），以進行詳細的免疫表型分析。結果顯示，在不同人群和亞群中觀察到了顯著的變化，特別是單核細胞水平的改變尤為明顯。

臨床前研究已經表明，SBI-101可能減少單核細胞的數量，這一現象在動物模型中得到了驗證，并且與當前臨床試驗的結果一致。具體來說：

• 經典單核細胞和中間單核細胞的數量在治療后均有顯著下降，而非經典單核細胞則未見明顯變化（圖3A）。
• 這種單核細胞群體的減少被認為是藥效動力學反應的一部分，伴隨著已知的單核細胞趨化因子MCP-1（CCL2）、MCP-2（CCL8）和MCP-3（CCL7）水平隨時間推移而降低，其效果比對照組更為顯著（圖3B）。這些發現進一步支持了通路分析的結果，即低劑量SBI-101治療能夠抑制與單核細胞相關的疾病通路。

除了單核細胞的變化外，SBI-101治療后還觀察到了其他類型的免疫細胞亞群的變化。例如：

• 特定的B細胞亞群如未切換的記憶B細胞和邊緣區B細胞數量有所增加。
• 此外，T細胞、自然殺傷細胞以及樹突狀細胞亞群也顯示出一定的趨勢。

03.SBI-101治療反應的分層分析揭示了多焦點療法的效果

基于綜合終點對SBI-101治療反應進行分層，從系統生物學的角度展示了分子和細胞PD（藥效動力學）生物標志物具有顯著效應量的變化。這表明：

• SBI-101不僅影響適應性免疫系統，也影響先天免疫系統，通過增加抗炎Th2標記物（如IL-10、TNFα、IL-13），同時減少促炎或Th1細胞因子（如IFNγ、與TNF相關的凋亡誘導配體[TRAIL]和TNFα）。
• 重要的是，某些腎損傷標記物（如腎損傷分子1[KIM-1]和骨活化素）也被發現顯著下降，且效應量大于一。（見圖4）

總體而言，無論是單獨的分子和細胞生物標志物還是綜合終點所測量的PD效應，均與間充質干細胞（MSC）生物學特性相符，并指示了一種從促炎狀態轉向抗炎狀態的變化，從而加速器官愈合和修復。這些數據還支持了SBI-101通過調節適應性和先天性免疫細胞（表現為B細胞、T細胞、單核細胞和樹突狀細胞水平的變化）來發揮作用的假設。

討論

急性腎損傷伴透析（AKI – D）死亡率高達50%-70%，現有的支持性治療如腎臟替代療法（RRT），無法直擊潛在炎癥過程，而炎癥恰是 AKI 患者死亡及耐藥的關鍵因素，且目前無單一靶向療法。在此背景下，開展了AKI-D I/II期研究，測試間充質干細胞治療產品SBI-101。

研究招募重癥患者，因病情復雜危重，預計有嚴重不良事件，但未出現與SBI-101相關嚴重不良事件。

1. 初步PK/PD分析表明：SBI-101有活性，治療24小時內其分泌因子顯著高于假治療組，且分泌蛋白組在患者間有組成差異，基因表達譜對比可證實數據，但因設備生物危害性質無法回收產品做細胞分析。數據支持SBI-101治療假設核心，即MSC與血細胞串擾實現感知與反應，且短壽命因子因細胞近距離接觸保持活性。
2. PD效應在受試者中較保守，呈現MSC生物學標志，如TNFα降、IL-10升，細胞因子轉變顯示從促炎到抗炎，腎損傷標志物減少，TNF家族復合終點效應量高，提示對腎臟潛在益處；PK與PD標志物變化不對應，凸顯MSC療法多途徑特點。
3. 免疫調節層面：分子水平見單核細胞及相關趨化因子減少，非經典單核細胞不變，促炎性單核細胞減少或因骨髓募集少或遷移至受傷組織，可能分化為促愈合的M2巨噬細胞；T細胞變化不顯著，B細胞尤其是未切換記憶B細胞增加，與降低TNFα等有關，利于擴大B細胞反應。

結論

綜上所述，體外間充質干細胞治療不僅改變了患者的免疫狀態，還顯示出對腎臟保護的潛在益處，為開發新的AKI-D治療策略提供了重要的科學依據。未來的研究將進一步探索更高劑量下的療效，并擴大樣本規模以驗證當前發現。

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參考資料：

Madhav Swaminathan, Nelson Kopyt, Mohamed G. Atta, Jai Radhakrishnan, Kausik Umanath, Sunny Nguyen, Brian O’Rourke, Ashley Allen, Natalie Vaninov, Arno Tilles, Elizabeth LaPointe, Andrew Blair, Chris Gemmiti, Brian Miller, Biju Parekkadan, Rita N. Barcia, Pharmacological Effects of Ex?Vivo Mesenchymal Stem Cell Immunotherapy in Patients with Acute Kidney Injury and Underlying Systemic Inflammation,?Stem Cells Translational Medicine, Volume 10, Issue 12, December 2021, Pages 1588–1601,?https://doi.org/10.1002/sctm.21-0043

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