間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞 (MSC；又稱間充質(zhì)干細(xì)胞) 可促進(jìn)愈合并減少炎癥。許多后期臨床試驗(yàn)都顯示出有希望的治療反應(yīng)，但其他一些試驗(yàn)尚未達(dá)到其主要終點(diǎn)，這使得將MSC轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐變得困難。這些不一致可能與MSC輸送途徑、缺乏產(chǎn)品優(yōu)化或臨床試驗(yàn)中接受的背景療法隨時(shí)間變化有關(guān)。因此，隨著間充質(zhì)干細(xì)胞治療的研究越來(lái)越廣泛并且可能在臨床上可用，必須考慮和優(yōu)化給藥途徑和作用機(jī)制。

本文主要闡述討論間充質(zhì)干細(xì)胞輸送的不同途徑，重點(diǎn)介紹治療作用的擬議機(jī)制以及潛在的安全問(wèn)題^[1]

為什么說(shuō)干細(xì)胞不同的給藥途徑，會(huì)成為影響干細(xì)胞治療疾病療效的關(guān)鍵因素?

干細(xì)胞不同的給藥途徑成為影響細(xì)胞改善疾病的關(guān)鍵因素，主要基于以下幾個(gè)方面：

• 細(xì)胞分布和歸巢性：干細(xì)胞具有主動(dòng)歸巢到損傷部位的功能，不同的給藥途徑會(huì)影響干細(xì)胞在體內(nèi)的分布，從而影響其歸巢效率。例如，靜脈注射的干細(xì)胞可能會(huì)在肺部被大量截留，而局部給藥則可以直接將細(xì)胞送達(dá)至損傷部位，提高治療效果。
• 藥代動(dòng)力學(xué)和生物學(xué)特性：干細(xì)胞的給藥方式會(huì)影響其進(jìn)入體內(nèi)后的行為，包括藥代動(dòng)力學(xué)和生物學(xué)特性。注射點(diǎn)部位、注射器、載體材料和緩沖液等因素都會(huì)影響細(xì)胞的給藥效果。
• 治療效果的差異性：不同的給藥方式會(huì)導(dǎo)致治療效果產(chǎn)生顯著差異。例如，局部給藥可以更精準(zhǔn)地引導(dǎo)干細(xì)胞到達(dá)病灶，提高療效，而全身給藥可能因?yàn)榧?xì)胞無(wú)法有效到達(dá)目標(biāo)組織而影響治療效果。
• 安全性和創(chuàng)傷風(fēng)險(xiǎn)：局部給藥雖然可以提高療效，但也存在造成新的創(chuàng)傷或并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。選擇合適的給藥方式可以減少這些風(fēng)險(xiǎn)。
• 細(xì)胞存活和保留時(shí)間：局部給藥后，細(xì)胞在給藥部位的保留時(shí)間和存活率是一個(gè)挑戰(zhàn)，這影響治療效果。不同的給藥途徑可能會(huì)影響細(xì)胞的存活時(shí)間和數(shù)量。
• 免疫介導(dǎo)的損傷和細(xì)胞凋亡：局部給藥后，免疫介導(dǎo)的損傷和細(xì)胞凋亡也會(huì)影響細(xì)胞的存活，從而影響治療效果。
• 治療方案的個(gè)體化：不同的適應(yīng)癥、病程和治療訴求需要不同的給藥方式。例如，在治療缺血性卒中慢性期階段的方案中，局部給藥比全身給藥更有效。
• 旁分泌作用：MSCs的旁分泌作用，包括分泌細(xì)胞外囊泡和細(xì)胞因子以及免疫應(yīng)答修飾等，與全身用藥比較而言，MSCs以靶向局部注射的給藥方式注射到機(jī)體病灶區(qū)可以有效的增加MSCs的旁分泌活性，從而延長(zhǎng)/增強(qiáng)干細(xì)胞療法的治療潛力。

01間充質(zhì)干細(xì)胞的給藥途徑有哪些？

給藥途徑的選擇似乎是影響細(xì)胞療法分布、保留、存活和療效的最關(guān)鍵因素之一。目前尚未建立黃金標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步研究。對(duì)于目前的細(xì)胞療法，途徑包括直接局部給藥至組織和器官，以及通過(guò)動(dòng)脈內(nèi)、靜脈內(nèi) (IV) 和腹膜內(nèi) (IP) 注射進(jìn)行全身給藥，盡管關(guān)于最后一種途徑的數(shù)據(jù)非常有限。

這些方法大致可分為兩類：全身給藥和局部給藥（圖1，說(shuō)明了MSC注入心臟的全身和局部途徑）。

(A) 靜脈 (IV) 輸注間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSCs；未顯示外周IV) (Sys)。

(B) 通過(guò)經(jīng)心內(nèi)膜注射 (TESI) 施用MSCs (Loc)。

(C) 直接心外膜注射MSCs (Loc)。

(D) 通過(guò)冠狀動(dòng)脈內(nèi)輸注輸送MSCs (Sys)。

其中間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）的全身給藥方式主要包括以下幾種：

1、靜脈注射：這是全身MSC輸送的主要方法，被認(rèn)為是人體臨床試驗(yàn)中常規(guī)且安全的方法。靜脈輸注允許MSCs通過(guò)血液循環(huán)到達(dá)全身各個(gè)部位，包括關(guān)節(jié)的炎癥區(qū)域。

2、動(dòng)脈注射：與靜脈注射相比，動(dòng)脈內(nèi)（IA）注射方法更有效，因?yàn)樗鼫p少了肺中的細(xì)胞捕獲，并誘導(dǎo)目標(biāo)組織損傷部位的移植細(xì)胞遷移。

3、腹膜內(nèi)注射：盡管腹膜內(nèi)（IP）給藥在臨床試驗(yàn)中并不像靜脈注射那樣常用，但臨床前研究已證實(shí)它們?cè)诟鞣N疾病康復(fù)中的治療作用。

這些全身給藥方式各有其優(yōu)勢(shì)和局限性，選擇最合適的給藥途徑需要根據(jù)具體的疾病狀況和治療目標(biāo)來(lái)決定。

間充質(zhì)干細(xì)胞靜脈給藥

間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）靜脈注射的特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：

• 操作簡(jiǎn)便、侵襲性小：靜脈輸注因其操作簡(jiǎn)便、侵襲性小、可重復(fù)性強(qiáng)，成為臨床試驗(yàn)中優(yōu)先選擇的給藥方式。

• 歸巢能力：靜脈注射的MSCs會(huì)歸巢到炎癥部位和組織損傷部位。MSCs具有很好的趨化特性，能穿透血管壁，故靜脈或局部注射均能自動(dòng)趨化到損傷的組織部位。

• 劑量要求：靜脈注射MSCs的劑量通常是≥1×10^6細(xì)胞/kg，且多次給藥比單次注射更有益。
• 免疫調(diào)節(jié)作用：MSCs具有免疫調(diào)節(jié)功能，能通過(guò)細(xì)胞間相互作用及產(chǎn)生細(xì)胞因子抑制T細(xì)胞的增殖及其免疫反應(yīng)，從而發(fā)揮免疫重建的功能。
• 抗炎作用：通過(guò)調(diào)節(jié)各類炎癥因子，如IL-6等，MSCs可抑制炎癥發(fā)生發(fā)展，改善全身炎癥反應(yīng)和提高患者生活質(zhì)量。
• 促進(jìn)細(xì)胞組織修復(fù)：MSCs因其多向分化能力、免疫調(diào)節(jié)和抗炎作用、損傷部位的歸巢和遷移能力以及對(duì)內(nèi)源性組織祖細(xì)胞的刺激作用，促進(jìn)細(xì)胞修復(fù)和組織再生。
• 安全性和有效性：許多接受了靜脈滴注間充質(zhì)干細(xì)胞治療的病人都有一個(gè)很好的身體感覺(jué)，代謝改善，增強(qiáng)肌肉和關(guān)節(jié)強(qiáng)度。間充質(zhì)干細(xì)胞治療具有安全可靠、無(wú)免疫排斥、不產(chǎn)生疤痕以及更自然的感觀等優(yōu)點(diǎn)。
• 快速清除問(wèn)題：由于“首過(guò)效應(yīng)”，靜脈注射的間充質(zhì)干細(xì)胞主要滯留在肺部，注射后迅速消失。這可能會(huì)影響治療效果，最終成藥進(jìn)入臨床應(yīng)用的很少。
• 治療多種全身性疾病：系統(tǒng)注射的MSCs可以到達(dá)全身，可以治療多種全身性疾病，但缺點(diǎn)是趨化效率低，只有非常少的細(xì)胞真正到達(dá)受損部位發(fā)揮治療作用。

這些特點(diǎn)綜合了MSCs靜脈注射的優(yōu)勢(shì)和局限性，為臨床應(yīng)用提供了重要的參考依據(jù)。

間充質(zhì)干細(xì)胞動(dòng)脈給藥

間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）動(dòng)脈給藥的特點(diǎn)主要包括：

在某些治療適應(yīng)癥中，動(dòng)脈內(nèi) (IA) 輸送可能被證明是最有效的方法。

• 提高療效：相較于其他給藥方式，動(dòng)脈注射方式可見(jiàn)更為明顯的療效。研究表明，動(dòng)脈注射組改善最迅速且最明顯，并明顯增強(qiáng)梗死側(cè)胼胝體區(qū)髓鞘的重建。

• 更多的細(xì)胞聚集：動(dòng)脈移植組在注射后早期有更多聚集于梗死灶周圍，這可能有助于提高治療效果。

• 繞過(guò)肺系統(tǒng)：動(dòng)脈注射可以繞過(guò)肺系統(tǒng)，更有效地將細(xì)胞導(dǎo)向大腦的缺血部位，這對(duì)于治療腦卒中等疾病尤為重要。

• 安全性：有研究指出動(dòng)脈注射安全且具有更好的治療效果。

• 減少腦損傷風(fēng)險(xiǎn)：盡管有研究表明動(dòng)脈注射與靜脈注射相比有可能增加腦損傷的風(fēng)險(xiǎn)，但也有研究未能明顯改善神經(jīng)功能，這表明動(dòng)脈給藥的安全性需要根據(jù)具體情況評(píng)估。

• 提高趨化效率：經(jīng)動(dòng)脈注射可以相對(duì)提高M(jìn)SCs向損傷組織的趨化效率。

• 微血栓產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)：體積較大的MSCs經(jīng)動(dòng)脈注射后易在微動(dòng)脈聚集，可能產(chǎn)生微血栓，提示經(jīng)動(dòng)脈注射MSCs存在較高的治療風(fēng)險(xiǎn)。

• 靶向性：動(dòng)脈給藥可以更精確地將MSCs輸送到特定的組織或器官，如心臟或大腦，這對(duì)于治療局部缺血性疾病特別有用。

• 技術(shù)挑戰(zhàn)：盡管動(dòng)脈給藥具有上述優(yōu)勢(shì)，但也存在技術(shù)挑戰(zhàn)，如需要精確的注射技術(shù)和對(duì)血管的精確定位。

綜上所述，動(dòng)脈給藥在提高M(jìn)SCs治療效果、靶向性和趨化效率方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也伴隨著一定的風(fēng)險(xiǎn)和技術(shù)挑戰(zhàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)患者的具體情況和疾病特點(diǎn)來(lái)選擇最合適的給藥途徑。

間充質(zhì)干細(xì)胞腹腔給藥

腹腔注射間充質(zhì)干細(xì)胞（IP）有一定的益處，但這種方法的命運(yùn)、益處和局限性尚未得到很好的研究。IP注射可降低細(xì)胞從腹腔移出的速度，從而避免可能致命的肺血管快速栓塞，并允許注射更多細(xì)胞。

與靜脈注射相比，IP注射間充質(zhì)干細(xì)胞在多種疾病的臨床前模型中具有相似甚至更深遠(yuǎn)的效果。

與靜脈注射相比，IP注射的MSC在多種疾病的臨床前模型中具有相當(dāng)甚至更深遠(yuǎn)的效果。MSC在這些和其他疾病模型中的有益作用與其改變先天和獲得性免疫系統(tǒng)的能力有關(guān)。

間充質(zhì)干細(xì)胞局部給藥

局部給藥包括：包括鞘內(nèi)注射、病灶內(nèi)注射和心內(nèi)膜注射等，適用于特定區(qū)域或器官的治療。

將MSCs局部注射到靶組織或損傷部位附近具有重要優(yōu)勢(shì)，包括反應(yīng)快速、局部化。細(xì)胞可以被注射到精確的目標(biāo)位置，從而增加植入機(jī)會(huì)（與組織再生相關(guān)）并延長(zhǎng)其治療潛力（直接旁分泌支持）。

與生物材料/支架一起局部注射到損傷部位可以降低肺梗塞或心肌梗塞的風(fēng)險(xiǎn)。從支架上遷移的細(xì)胞傾向于單獨(dú)遷移，因此不太可能在肺中聚集。

然而，局部給藥也存在風(fēng)險(xiǎn)，例如高密度給藥時(shí)細(xì)胞會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。許多局部細(xì)胞遞送途徑都存在“沖刷”效應(yīng)，尤其是心肌內(nèi)注射。在侵入性手術(shù)中，針頭或?qū)Ч軙?huì)對(duì)心臟組織造成機(jī)械損傷，打開(kāi)血管并在心肌中留下針孔，從而形成一個(gè)空間，懸浮細(xì)胞可以通過(guò)該空間。

下文將詳細(xì)討論局部給藥的其他特性。

02間充質(zhì)干細(xì)胞局部給藥后的作用機(jī)制

由于MSC在治療組織損傷方面具有重要的臨床意義，因此迫切需要更好地描述MSC局部注射后的作用機(jī)制。人們提出了MSC發(fā)揮其有益作用的幾種可能機(jī)制。

盡管早期有證據(jù)表明MSC直接分化和細(xì)胞替換，但最近的研究強(qiáng)烈表明，它們最重要的作用機(jī)制可歸因于它們能夠分泌旁分泌因子，包括細(xì)胞外囊泡 (EV) 和細(xì)胞因子，將線粒體轉(zhuǎn)移到附近的細(xì)胞 (圖2）、遷移并改變免疫反應(yīng)（免疫調(diào)節(jié)）。

間充質(zhì)干細(xì)胞的旁分泌因素

間充質(zhì)干細(xì)胞會(huì)釋放大量生物活性因子（如細(xì)胞因子、趨化因子、激素、生長(zhǎng)因子和miRNA），對(duì)局部細(xì)胞動(dòng)態(tài)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。這些旁分泌因子構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一部分，可保護(hù)損傷組織，促進(jìn)內(nèi)源性修復(fù)/再生機(jī)制和免疫介導(dǎo)的吞噬作用 ，從而產(chǎn)生長(zhǎng)期的有益影響。

間充質(zhì)干細(xì)胞的細(xì)胞間接觸

間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）的細(xì)胞間接觸在它們的免疫調(diào)節(jié)作用和組織修復(fù)中扮演著重要角色。以下是一些關(guān)鍵點(diǎn)，概述了MSCs細(xì)胞間接觸的機(jī)制和作用：

• 免疫調(diào)節(jié)：MSCs能夠通過(guò)細(xì)胞間接觸抑制自然殺傷細(xì)胞（NK細(xì)胞）的增殖、細(xì)胞毒性和細(xì)胞因子產(chǎn)生。研究表明，MSCs可以抑制IL-2誘導(dǎo)的NK細(xì)胞增殖。此外，MSCs與NK細(xì)胞之間的相互作用能夠?qū)е翹K細(xì)胞激活受體表面表達(dá)的下調(diào)，從而抑制NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性。

• 促進(jìn)腫瘤發(fā)展：MSCs與腫瘤細(xì)胞之間的復(fù)雜相互作用促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，通過(guò)創(chuàng)造有利于腫瘤細(xì)胞增殖、血管生成、運(yùn)動(dòng)、侵襲和轉(zhuǎn)移的環(huán)境。MSCs可以通過(guò)細(xì)胞接觸、釋放旁分泌因子和通過(guò)細(xì)胞外囊泡（EVs）轉(zhuǎn)移生物物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)腫瘤生長(zhǎng)。

• 與內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用：MSCs與血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的直接細(xì)胞接觸可以誘導(dǎo)MSCs表現(xiàn)出類似周細(xì)胞的表型，這在血管新生和組織再生中可能起到關(guān)鍵作用。此外，MSCs通過(guò)細(xì)胞間接觸能夠調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和血管生成，部分是通過(guò)VE-Cadherin/β-catenin信號(hào)通路的調(diào)節(jié)。

• 旁分泌因子的增強(qiáng)：研究表明，促進(jìn)細(xì)胞間接觸的生物材料可以增強(qiáng)MSCs的旁分泌功能。在三維培養(yǎng)中，與水凝膠中包埋的MSCs相比，種植在支架上的MSCs顯示出增強(qiáng)的分泌譜，并對(duì)外胚層細(xì)胞如肌細(xì)胞前體產(chǎn)生有益的旁分泌效應(yīng)，這部分可以歸因于N-cadherin介導(dǎo)的細(xì)胞間相互作用。

• 抗衰老作用：MSCs的抗衰老作用部分是通過(guò)旁分泌方式和直接的細(xì)胞間接觸實(shí)現(xiàn)的。它們分泌的可溶性旁分泌因子包括IL-10（一種抗炎和免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞因子）、與組織修復(fù)潛力相關(guān)的IL-6和IL-8，以及能夠促進(jìn)CD8+T細(xì)胞和Treg細(xì)胞發(fā)育同時(shí)抑制Th1的TGF-β。此外，MSCs還表達(dá)FasL和PD-L1以進(jìn)行接觸依賴性抑制以誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡。

綜上所述，MSCs的細(xì)胞間接觸在它們的免疫調(diào)節(jié)、促進(jìn)腫瘤發(fā)展、與內(nèi)皮細(xì)胞相互作用、旁分泌功能增強(qiáng)以及抗衰老作用中起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)這些機(jī)制，MSCs能夠在多種生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，包括組織修復(fù)、免疫調(diào)節(jié)和腫瘤微環(huán)境的塑造。

間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)

MSC具有廣泛的免疫調(diào)節(jié)能力，能夠影響適應(yīng)性和先天性免疫反應(yīng)。目前的證據(jù)表明，MSC對(duì)同一類型的免疫細(xì)胞發(fā)揮不同的免疫調(diào)節(jié)作用，具體取決于局部微環(huán)境或疾病狀態(tài)。

以下是間充質(zhì)干細(xì)胞在免疫調(diào)節(jié)方面的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

• 對(duì)單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞的影響：MSCs能夠削弱單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞的吞噬和抗原呈遞能力，并促進(jìn)這些細(xì)胞表達(dá)免疫抑制分子，如白介素（IL）-10和程序性細(xì)胞死亡蛋白1配體1（PD-L1）。

• 對(duì)樹(shù)突狀細(xì)胞的影響：MSCs能有效抑制樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟，降低它們產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子的能力，并減少對(duì)T細(xì)胞的激活。

• 對(duì)T細(xì)胞的影響：MSCs抑制CD4+T輔助細(xì)胞（Th1和Th17）的生成和促炎特性，同時(shí)促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）的增殖和抑制能力。此外，MSCs還能削弱促炎CD8+ T細(xì)胞的擴(kuò)增、細(xì)胞因子分泌和細(xì)胞毒性活動(dòng)。

• 對(duì)B細(xì)胞的影響：MSCs抑制B細(xì)胞的分化、增殖和抗體分泌，并促進(jìn)產(chǎn)生IL-10的調(diào)節(jié)性B細(xì)胞（Bregs）。

• 旁分泌機(jī)制：MSCs通過(guò)旁分泌機(jī)制，涉及TGF-β、HGF、PGE2、HLAG-5、IL-6、CCL-2、CCL-5等因子，加強(qiáng)其在局部淋巴細(xì)胞中的作用。

• 免疫逃逸機(jī)制：MSCs通過(guò)產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)分子（如IFN-γ、COX2、PGE2和IDO）的細(xì)胞-細(xì)胞相互作用從免疫系統(tǒng)中逸出。

• 臨床應(yīng)用：由于MSCs的免疫抑制特性，它們已成為治療炎癥性疾病（如急性移植物抗宿主病、器官/細(xì)胞移植中的移植物排斥反應(yīng)和自身免疫疾病）的有前景的工具。

• 雙向免疫調(diào)節(jié)作用：MSCs是免疫環(huán)境的“調(diào)和劑”，具有雙向免疫調(diào)節(jié)作用，根據(jù)局部微環(huán)境的不同，可以表現(xiàn)出截然相反的免疫調(diào)節(jié)能力。

• 免疫調(diào)節(jié)特性的差異性：MSCs的免疫調(diào)節(jié)特性隨細(xì)胞來(lái)源和細(xì)胞質(zhì)量等因素的不同而不同。

• 與B細(xì)胞的聯(lián)系：人源性MSCs通過(guò)接觸依賴機(jī)制改善靜止B細(xì)胞的存活，并抑制依賴T細(xì)胞的B細(xì)胞分化。

這些特性顯示了MSCs在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和治療免疫相關(guān)疾病方面的潛力。

間充質(zhì)干細(xì)胞的遷移（歸巢）的機(jī)制

間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）的歸巢是指這些細(xì)胞能夠定向遷移到特定的組織部位，特別是在機(jī)體受到損傷、缺血或缺氧時(shí)，MSCs能夠被吸引到這些損傷部位進(jìn)行修復(fù)和再生。以下是關(guān)于MSCs歸巢機(jī)制的一些關(guān)鍵點(diǎn)：

• 歸巢的定義：2009年，Karp等建議將“MSCs歸巢”定義為MSCs在目標(biāo)組織的脈管系統(tǒng)里被捕獲，隨后跨越血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移至目標(biāo)組織的過(guò)程。

• 歸巢的發(fā)現(xiàn)過(guò)程：1983年，Gallatin首次提出“歸巢”概念，原本指淋巴細(xì)胞的歸巢。后來(lái)這一概念被引申到干細(xì)胞，包括MSCs。

• 歸巢機(jī)制：MSCs的歸巢效應(yīng)涉及多種因素，包括趨化因子及其受體。MSCs表面廣泛表達(dá)不同趨化因子、生長(zhǎng)因子等受體，這些受體與相應(yīng)配體結(jié)合，驅(qū)動(dòng)MSCs歸巢。損傷部位的信號(hào)分子和MSCs表面受體相一致，使得機(jī)體內(nèi)或外源移植的干細(xì)胞順利歸巢至微環(huán)境。

• 趨化因子的作用：一些趨化因子如CXCL12（SDF-1α）、CXCL16、CCL19、TGF-β1、表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子、血小板源生長(zhǎng)因子BB等與MSCs上的相應(yīng)受體相互作用，是引起MSC靶向遷移的重要因素。特別是CXCL12及其受體CXCR4被認(rèn)為是吸引MSC遷移的一對(duì)非常重要的細(xì)胞因子及其受體。

• 歸巢的步驟：MSC歸巢可以分為非系統(tǒng)歸巢和系統(tǒng)歸巢。系統(tǒng)歸巢由受損或發(fā)炎組織釋放的歸巢促進(jìn)因子引導(dǎo)，分為五個(gè)連續(xù)步驟：滾動(dòng)、激活、牢固的粘附、爬行和跨內(nèi)皮遷移。

• 歸巢的重要性：歸巢能力是MSCs安全有效應(yīng)用于臨床的關(guān)鍵。微環(huán)境的改變是MSCs歸巢的始動(dòng)因素，組織損傷局部表達(dá)多種趨化因子、黏附因子、生長(zhǎng)因子等各種信號(hào)分子，吸引MSCs定向到達(dá)該組織。

• 歸巢的靶向性：MSCs能夠選擇性歸巢于多種組織的損傷部位。不同的微環(huán)境分泌不同的信號(hào)分子，吸引MSCs定向到達(dá)該組織。干細(xì)胞歸巢可以歸到各個(gè)臟器、炎癥及創(chuàng)傷部位，甚至腫瘤部位。

這些機(jī)制共同作用，使得MSCs能夠像內(nèi)置了一部“智能GPS”導(dǎo)航系統(tǒng)一樣，尋找并定居于損傷部位，發(fā)揮其治療作用。

03局部注射間充質(zhì)干細(xì)胞治療特定疾病的有效性和安全性

截至2024年，已注冊(cè)的臨床試驗(yàn)中，間充質(zhì)干細(xì)胞的給藥幾乎在全身給藥和局部給藥之間平分秋色，大多數(shù)晚期臨床試驗(yàn)采用局部給藥，例如通過(guò)鞘內(nèi)注射、鞘內(nèi)注射和心內(nèi)膜途徑，分別用于治療背痛、肛周瘺和慢性心力衰竭。

間充質(zhì)干細(xì)胞的直接原位給藥是一種可控性更強(qiáng)的給藥方法，可直接作用于局部損傷，通常能產(chǎn)生更好的治療效果。例如，對(duì)缺血性中風(fēng)模型中臨床前間充質(zhì)干細(xì)胞研究的薈萃分析表明，與動(dòng)脈內(nèi)或血管內(nèi)注射間充質(zhì)干細(xì)胞相比，在受損部位注射間充質(zhì)干細(xì)胞能更有效地改善神經(jīng)系統(tǒng)嚴(yán)重程度評(píng)分，盡管動(dòng)脈內(nèi)和靜脈內(nèi)直接注射間充質(zhì)干細(xì)胞也能顯著改善預(yù)后。

局部注射間充質(zhì)干細(xì)胞在心血管中的作用

將MSCs局部注射到心血管系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生積極的結(jié)果。通常，冠狀動(dòng)脈內(nèi)和心肌內(nèi)（心外膜和經(jīng)心內(nèi)膜）注射是心血管疾病中兩種最廣泛使用的細(xì)胞療法。

冠狀動(dòng)脈內(nèi)注射將細(xì)胞輸送到一條主要冠狀動(dòng)脈（左前降支、左回旋支或右冠狀動(dòng)脈）。這種給藥途徑比心肌內(nèi)注射侵入性更小，心肌內(nèi)注射通常需要手術(shù)干預(yù)或心內(nèi)膜通路，一些研究報(bào)告稱冠狀動(dòng)脈內(nèi)和心肌內(nèi)注射同樣有效。

2016年，循環(huán)雜志一項(xiàng)研究對(duì)急性心肌梗死的MSC治療臨床前和臨床研究的薈萃分析得出結(jié)論，經(jīng)心內(nèi)膜干細(xì)胞注射 (TESI) 表現(xiàn)出最大的梗死面積減少和左心室射血分?jǐn)?shù) (LVEF) 增加。相比之下，冠狀動(dòng)脈內(nèi)輸送沒(méi)有顯示任何改善。

在心臟中，TESI似乎是局部施用MSCs的首選方法，它是一種微創(chuàng)、基于導(dǎo)管的輸送途徑，將細(xì)胞通過(guò)心內(nèi)膜直接注射到心肌中。使用TESI 作為輸送途徑的豬研究表明，梗塞疤痕減少，LVEF改善。TESI還在急性心肌梗死 (AMI) 臨床試驗(yàn)中改善了LVEF。

局部注射間充質(zhì)干細(xì)胞在神經(jīng)系統(tǒng)中療效的作用

MSCs因其治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛力而備受關(guān)注。在神經(jīng)元損傷的情況下，在大鼠中風(fēng)模型中，向病變部位局部注射MSCs可改善協(xié)調(diào)功能，抑制疤痕組織形成和細(xì)胞凋亡，并刺激血管生成。

神經(jīng)修復(fù)和神經(jīng)保護(hù)作用是MSCs的一種組織修復(fù)特性，主要表現(xiàn)為兩種作用機(jī)制：

(1) 神經(jīng)源性分化和細(xì)胞替換，

(2) 神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的分泌。

MSCs可顯著緩解缺血性損傷，而這種挽救作用源于移植細(xì)胞分化為神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞。相反，MSCs對(duì)神經(jīng)再生的旁分泌作用是通過(guò)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的分泌發(fā)生的。

用 (外源性) MSC衍生的外泌體接種皮質(zhì)神經(jīng)元可增強(qiáng)其生長(zhǎng)促進(jìn)和靶標(biāo)激活作用，而MSC條件培養(yǎng)基通過(guò)增加神經(jīng)生長(zhǎng)因子 (NGF) 和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子 (BDNF) 表達(dá)來(lái)增強(qiáng)施萬(wàn)細(xì)胞活力和增殖。

局部注射間充質(zhì)干細(xì)胞在骨科中的作用

近年來(lái)，關(guān)節(jié)腔局部注射MSCs可促進(jìn)軟骨組織再生修復(fù)，減輕骨關(guān)節(jié)炎（OA）引起的退變。

一項(xiàng)I/II期臨床試驗(yàn)表明，向OA患者膝關(guān)節(jié)注射BM-MSCs與軟骨生物標(biāo)志物的表達(dá)有關(guān)，可減少滑膜炎癥，減輕疼痛和癥狀，且未發(fā)生任何嚴(yán)重不良事件。

2017年，美國(guó)運(yùn)動(dòng)雜志的一項(xiàng)概念驗(yàn)證I/II期臨床試驗(yàn)表明，向OA膝關(guān)節(jié)內(nèi)注射1.0×108AD-MSCs可改善膝關(guān)節(jié)功能、減輕膝關(guān)節(jié)疼痛，并通過(guò)再生透明樣關(guān)節(jié)軟骨減少軟骨缺損，且不會(huì)引起不良事件。

局部注射BM-或AD-MSC可顯著改善骨愈合。盡管BM-和AD-MSC之間的分子線索存在差異，但兩種細(xì)胞類型誘導(dǎo)的骨形成量和特性相當(dāng)。直接注射到骨折部位的骨髓抽吸物成功修復(fù)了60處未愈合骨折中的53處，局部注射成骨細(xì)胞也加速了長(zhǎng)骨骨折的骨修復(fù)。

MSC還可能通過(guò)與滑膜巨噬細(xì)胞相互作用刺激軟骨再生，從而減少促炎細(xì)胞因子（如IL1β）。事實(shí)上，注射到OA膝關(guān)節(jié)中的MSC會(huì)接觸滑膜巨噬細(xì)胞，并能夠誘導(dǎo)向M2細(xì)胞的極化，從而促進(jìn)組織修復(fù)。

MSCs不僅可以分化為肌腱細(xì)胞（腱細(xì)胞），還可以調(diào)節(jié)炎癥和組織愈合。

目前正在進(jìn)行多項(xiàng)研究MSCs在肌腱愈合中的應(yīng)用的臨床試驗(yàn)(NCT03688308、NCT01788683、NCT02484950、NCT03449082、NCT03279796、NCT03752827、NCT03454737）。

局部注射間充質(zhì)干細(xì)胞在皮膚病學(xué)中的作用

在皮膚病學(xué)中，局部應(yīng)用MSCs可改善燒傷、糖尿病和其他慢性疾病的治療效果、傷口愈合和皮膚移植成活率。臨床前數(shù)據(jù)表明，將BM-MSCs局部注射到切口全層傷口中可顯著縮短愈合時(shí)間，同時(shí)刺激血管生成、上皮再生和肉芽形成。

局部注射間充質(zhì)干細(xì)胞在胃腸病學(xué)中的作用

MSC療法最近已獲得歐洲藥品管理局 (EMA) 的批準(zhǔn)，用于治療肛周瘺管性克羅恩病。Darvadstrocel由MSC組成，當(dāng)細(xì)胞被注射到內(nèi)口和外口以及瘺管內(nèi)時(shí)，可安全有效地誘導(dǎo)瘺管愈合。

04總結(jié)

隨著MSC臨床試驗(yàn)的發(fā)展，至關(guān)重要的是要記住歷史安全問(wèn)題，認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代臨床風(fēng)險(xiǎn)，并使用與預(yù)期作用機(jī)制一致的方法和給藥方式，以產(chǎn)生最有效、最安全、最經(jīng)濟(jì)可行和最符合道德的治療方法。

在理解MSC療效的潛在機(jī)制方面仍然存在知識(shí)空白，這些機(jī)制可能在不同的組織中是獨(dú)一無(wú)二的。我們必須確定來(lái)自不同組織的MSC是否對(duì)不同的疾病更有治療作用，或者同種異體MSC是否在所有或僅特定疾病中比自體MSC更有治療作用。鑒于MSC的可塑性和旁分泌介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)活性，它們?cè)诟鞣N臨床環(huán)境中的有效性研究越來(lái)越多，并呈現(xiàn)出令人鼓舞的結(jié)果。

綜上所述，干細(xì)胞的給藥途徑直接影響細(xì)胞的分布、歸巢、存活、治療效果以及安全性，是影響細(xì)胞改善疾病的關(guān)鍵因素。

因此，根據(jù)具體的疾病和治療目標(biāo)選擇合適的給藥途徑對(duì)于提高干細(xì)胞治療的療效至關(guān)重要。隨著研究的深入，我們有望進(jìn)一步優(yōu)化MSCs的臨床應(yīng)用，為患者提供更有效、更安全的治療方法。

參考資料：[1]:Bagno LL, Salerno AG, Balkan W, Hare JM. Mechanism of Action of Mesenchymal Stem Cells (MSCs): impact of delivery method. Expert Opinion on Biological Therapy. 2022 Apr;22(4):449-463. DOI: 10.1080/14712598.2022.2016695. PMID: 34882517; PMCID: PMC8934282.

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