間充質干細胞黏著斑©NIH
一、什么是間充質干細胞?
1968年，德國科學家Frieden Stein和他的同事在骨髓中發現了間充質干細胞(MSCs)，后來的研究者陸續發現間充質干細胞廣泛存在于全身多種組織中，可在體外培養擴增，并能在特定條件下分化為包括神經細胞、成骨細胞、軟骨細胞、肌肉細胞、脂肪細胞在內的多組織系統的細胞，還在造血、免疫炎癥反應、血管新生等人體重要功能中起重要調節作用。
二、間充質干細胞研究熱點
近年來，間充質干細胞的研究熱度不斷攀升，根據統計，1990年至2018年4月，Pubmed上檢索到的與間充質干細胞相關的文獻累計已超過50000篇。
將臨床試驗按照注冊時間歸類(表1)，可以發現間充質干細胞的臨床研究發展勢頭迅猛。從注冊時間來看，半數以上的臨床研究發生在2014年以后。2014-2016年，每年新增的臨床研究數目在100項左右，2017年全年新增超過120項。
表1 2005年-2017年間充質干細胞臨床研究變化趨勢
美國NIH的ClinicalTrials是全球最大的臨床研究數據庫。根據該數據庫的檢索結果，截止2017年7月12日，在該數據庫登記的關于間充質干細胞的臨床研究超過950項。其中，在中國、歐洲和美國開展的臨床研究數目位居全球三甲。
表2 間充質干細胞臨床研究不同階段比例分布情況
從臨床研究的所處階段的情況來看，根據可以獲得相關數據的558項臨床研究結果分析，可以發現已經完成和正在開展的臨床研究各占1/3(表2)。
從治療的疾病種類來看，間充質干細胞的臨床研究涉及上百種疾病(表3)。將這些疾病按照器官系統分類，可以發現神經系統、心血管和骨科疾病是三類主要的研究領域，占比都在15%以上，總和超過一半。另外，糖尿病、肝臟、肺臟、胃腸道、皮膚和移植物抗宿主病(GVHD)的比例都在5%左右，是間充質干細胞重要的臨床研究方向。
表3 間充質干細胞治療不同種類疾病臨床試驗分布情況
在神經系統疾病方面，脊髓損傷、多發性硬化、中風、肌萎縮側索硬化癥、老年癡呆癥是研究較多的疾病;在骨科疾病方面，骨關節炎、股骨頭壞死和椎間盤退化是主要的疾病類型;心血管系統疾病方面，研究最多的是心肌梗死。另外，關于肝硬化、克羅恩病、間質性肺病、系統性紅斑狼瘡的臨床研究也較多。在生殖系統疾病方面，也有間充質干細胞治療勃起功能障礙和卵巢早衰的臨床研究。
三、臍帶間充質干細胞
臍帶間充質干細胞(hUC-MSCs)是存在于臍帶華通氏膠(Wharton’s jelly)和血管周圍組織中的一種間充質干細胞。來源于臍帶的間充質干細胞因其取材方便，無道德倫理爭議，可獲取的細胞數量多、增殖能力強、免疫調節作用大，分泌細胞生長因子的總量也非常高，便于擴增和傳代，同時又沒有配型、排異等問題，極其適合用于臨床研究和應用，是間充質干細胞的理想來源。
四、臍帶間充質干細胞的臨床研究與應用
與經典的骨髓間充質干細胞比較，臍帶源間充質干細胞的絕大多數生物學特征與骨髓源間充質干細胞相似，但在增殖能力、CFU-F形成能力、CD106、HLA-I表達和神經誘導分化能力等方面要優于骨髓間充質干細胞。因此，作為一種新型種子細胞，臍帶間充質干細胞的應用具有更廣闊的前景。
(一)國內衛計委立項研究
在我國，目前通過國家衛計委官方備案的干細胞臨床研究項目共計13個，其中臍帶間充質干細胞占據6個，分別是：
• 臍帶間充質干細胞移植治療狼瘡性腎炎的臨床研究
• 臍帶間充質干細胞/神經干細胞治療小兒腦性癱瘓的臨床研究
• 臍帶間充質干細胞聯合臍血干細胞治療外傷性脊髓損傷
• 臍帶間充質干細胞聯合臍血干細胞治療脊髓小腦性共濟失調
• 人臍帶間充質干細胞治療心衰的臨床研究
• 臍帶源間充質干細胞治療視神經脊髓炎譜系疾病的前瞻性多中心隨機對照研究
在中國臨床試驗注冊中心注冊的間充質干細胞相關臨床試驗超過70項，其中臍帶間充質干細胞相關臨床試驗28項。
(二)臍帶間充質干細胞臨床應用研究案例
1、造血支持
臍帶間充質干細胞聯合造血干細胞移植可發揮強大的造血支持能力：改善骨髓造血微環境，促進造血干細胞的植入，顯著加快移植后的造血重建，安全且并發癥少。同時，適量的間充質干細胞在造血干細胞移植中，可以降低移植物抗宿主病的發生率和嚴重程度。
重慶醫科大學蔣曲研究共移植臍帶血和體外擴增的MSCs，與單純移植臍帶血比較，共移植實驗組中性粒細胞平均植活時間為15天，單純移植對照組為22天;血小板平均植活時間分別為42天和49天;第26天，實驗組中性粒細胞累積植活率為88%，對照組為53%;第60天，血小板累積植活率分別為71%和31%。表明體外擴增的MSCs聯合臍帶血輸注，可促進臍帶血移植植活。
2、免疫系統疾病
科學家發現間充質干細胞具有調節免疫的作用，有著廣泛的臨床應用前景。
?移植物抗宿主病
血液病患者接受同種異體造血干細胞移植術后，急性移植物抗宿主病(aGVHD)可導致高死亡率。
第三軍醫大學新橋醫院為40例aGVHD患者施行他克莫司加甲氨蝶呤(MTX)+臍帶間充質干細胞的抗GVHD治療，相較僅接受他克莫司+MTX的常規治療組，臍帶間充質干細胞組治愈率及治療有效率均高于常規治療組，臍帶間充質干細胞組起效的平均時間及治愈的平均時間均短于常規治療組。
蘇州大學附屬第一醫院為異基因造血干細胞移植后出現aGVHD的5位白血病患兒輸注臍帶間充質干細胞，輸注10天后，5位患兒均獲造血重建，皮疹消退， 肝功能恢復正常， 胃腸道癥狀好轉 ，患兒均未發生輸注相關不良反應。目前患兒均無原發病的復發， 均處于無病生存狀態(表4) 。
表4 白血病患兒造血重建情況
蘇州大學附屬兒童醫院為3位aGVHD患兒在糖皮質激素加免疫抑制劑治療基礎上聯合臍帶間充質干細胞治療，3位患兒接受臍帶間充質干細胞輸注后，2例獲得完全緩解(CR)、1例獲得部分緩解(PR),總有效率(CR+PR)為100%。3例患兒在MSC治療后免疫抑制劑緩慢減量。隨訪中位時間186d,100d內aGVHD均無復發。目前病情仍穩定并存活。
?類風濕關節炎
類風濕關節炎是一種高度致殘的自身免疫性疾病，發病十年的患者中至少有50%的人失去勞動能力。
類風濕關節炎©Health Same of Flickr
1977年，Baldwin在用骨髓干細胞移植治療再生障礙性貧血的過程中，意外發現患者的類風濕關節炎得到緩解。
2004年，歐洲骨髓移植和抗風濕病聯盟對60例類風濕病關節炎移植患者進行回顧性分析，這些患者的關節破壞都達到不可修復程度，生活不能自理，通過干細胞移植治療后，67%的患者得到明顯緩解。
我國國內多家醫院已開展了干細胞治療類風濕性關節炎的臨床研究。首例自體干細胞移植治療類風濕關節炎在北京協和醫院完成。經過5個月隨訪，這些經常規藥物治療失敗且病情發展迅速的患者，在接受干細胞移植治療后，癥狀均獲得改善，關節腫脹消失，各項檢查指標恢復正常。
解放軍323醫院2011年的一項臨床研究中，27位患者(對照組)只使用藥物治療;另外153位患者(細胞治療組)在藥物治療的基礎上進行臍帶間充質干細胞輸注。結果顯示，治療組DAS28、HAQ 評分、ACR20較對照組下降明顯(分值越低，療效越好)，Th1/Th2趨于平衡、Treg升高與臨床實驗指標及癥狀的緩解直接相關。
?系統性紅斑狼瘡
世界第一例自體骨髓干細胞治療紅斑狼瘡由意大利科學家首創。
2007年，我國孫凌云教授用間充質干細胞治療2例難治性紅斑狼瘡獲得成功，次年又收治了9例患者。經過治療后，患者癥狀明顯緩解，隨訪6個月未見復發。
2012年，江蘇大學附屬醫院風濕免疫科為21位系統性紅斑狼瘡患者靜脈回輸臍帶間充質干細胞，顯著地降低了系統性紅斑狼瘡患者尿蛋白水平，降低了患者的疾病活動度，降低了系統性紅斑狼瘡疾病活動指數評分(表5)。
表5 間充質干細胞移植對SLE患者疾病活動度及尿蛋白的影響
2013年，長江大學附屬第一醫院和荊州市第一人民醫院風濕免疫科為18位系統性紅斑狼瘡患者肘前部靜脈輸注臍帶間充質干細胞。1個月后，大多數患者發熱、疲倦、乏力等臨床癥狀及體征較移植前得到明顯改善。
3、心血管系統疾病
?左心發育不良綜合征
2016年11月28日，在馬里蘭大學醫學中心的手術室中，患有先天左心發育不良綜合征(HLHS)的Josue接受了間充質干細胞的注射，利用干細胞的分化作用，增加心肌細胞，修復了受損的心臟。接受手術后，Josue的狀況穩定，他的父母非常開心。
?下肢靜脈潰瘍
2016年，70歲的陳女士因右下肢靜脈潰瘍引發慢性創面，輾轉治療近9個月都無法愈合。中國工程院院士，我國著名的創傷和組織修復與再生醫學專家付小兵教授應用臍帶間充質干細胞治療新技術，對陳女士的慢性創面進行治療。55天后，陳女士的傷口完全愈合，治療效果明顯。
付小兵院士
4、代謝疾病
(1)糖尿病
目前臨床上尚無根治糖尿病的方法，只能依賴體外給予胰島素或藥物降低血糖，同時配合飲食調理和運動。
在我國，已有三甲醫院開展了間充質干細胞移植治療II型糖尿病的臨床研究。大多數患者都達到血糖降低，胰島素減量的效果，部分患者甚至停止用藥。與此同時，患者體質增強了，亞健康狀態也得到一定程度糾正。
廈門大學福州總醫院探究臍帶間充質干細胞聯合自體骨髓間充質干細胞在不進行免疫治療情況下對I型糖尿病的安全性及療效，結果顯示，對42位患者的治療效果良好，C-Pep上升105.7%，胰島素49.3%，HbA1c下降12.6%，快速血糖下降24.4%，胰島素需求量下降29.2%。
(2)糖尿病并發癥
間充質干細胞在糖尿病并發癥上的應用前景更為廣闊。
?糖尿病足
陜西省人民醫院在無菌條件下，為5位住院的Ⅱ型糖尿病并發糖尿病足患者按3cm×3cm間距于患處多點肌內注射臍帶間充質干細胞懸液，病變嚴重者足部按1cm×1cm間距注射，潰瘍周圍重點注射，治療后足部疼痛和麻木程度明顯減輕，間歇性跛行顯著改善，潰瘍全部愈合。
安徽醫科大學附屬安徽省醫院向53位II-IV級糖尿病足患者的病肢潰瘍部位多點注射臍帶間充質干細胞，治療后三個月，與對照組相比，治療組療效明顯，皮膚溫度，踝-臂壓力指標，皮膚氧張力及跛行距離均有穩定提升。
?糖尿病腎病
第二軍醫大學福州總院臨床醫學院與第二軍醫大學附屬長征醫院向15位胰背動脈、雙腎動脈介入及外周靜脈輸注臍帶間充質干細胞，治療后，患者血壓、血糖、C 肽值及腎功能指標均有所改善。在改善舒張壓、腎功能方面的臨床療效方面，治療組優于口服纈沙坦+皮下注射胰島素的對照組患者。
?糖尿病下肢血管病變
白求恩國際和平醫院、河北省人民醫院與河北省第三人民醫院在局部麻醉下沿30位糖尿病下肢血管病變患者的患肢血管走行方向，自上而下行多點局部肌注1ml臍帶間充質干細胞，結果顯示，治療組臨床顯效率為54%，顯著高于對照組的 34%，治療后3個月治療組各項臨床觀察指標及踝肱指數值好轉更明顯。
表6 糖尿病下肢血管病變療效比較
?糖尿病視網膜病變
武警總醫院在9位糖尿病視網膜病變患者的下瞼眶緣外中1/3交界處垂直注入臍帶間充質干細胞，術后1個月，2號患者眼視力提高0.5，出血灶、滲出基本完全吸收;8號患者眼視力提高0.3，出血灶、滲出有所吸收，微血管瘤數減少;5號患者眼視力提高0.2，出血灶、滲出略有吸收，無新鮮出血。
5、神經系統疾病
?帕金森病
我國第一例干細胞移植治療帕金森病在石家莊醫院完成。來自印尼的76歲老人謝喜云患帕金森病十幾年，右手三個手指肌肉強直收縮，身體僵硬，吞咽困難，失去生活自理能力。在接受間充質干細胞移植后幾個小時，就能順利進食，當晚還能輕松地觀看電視節目，身體其他癥狀明顯好轉。
中國醫科大學的孫麗博士將含有臍帶間充質干細胞的懸液通過頸動脈植入10位帕金森病患者體內，患者移植后，行走姿勢、震顫程度，自主運動及坐、起運動能力得到提高，不但有效控制帕金森病的發病進程，而且有效改善受損的腦組織功能，提高了患者生活質量。
?老年癡呆
貴陽市金陽醫院周強和他的團隊，用自體骨髓干細胞先后治療了四位老年癡呆患者。首例患者是一位75歲的男性，入院時不認識親人，大小便不能控制。移植治療后以上癥狀迅速改變，出院時，不但能認知家人，大小便也恢復正常。
?肌萎縮側索硬化癥
ALS患者霍金
冰桶挑戰
冰桶挑戰賽讓我們認識了“漸凍人”(肌萎縮側索硬化癥，ALS)患者。北京武警總醫院收治了47例ALS患者，有22人在移植干細胞后機體功能獲得改善，其中8人尤其明顯。一位患者李女士剛入院時言語不清、上肢乏力、下肢抬舉困難，治療后可以邁開雙腿走路。安沂華主任對住院接受臍帶間充質干細胞治療的99位ALS患者進行了療效分析，發現臍帶間充質干細胞移植可以改善ALS患者的運動功能，在短期內(半年內)效果較好，整個過程是安全的。
廣東省中醫院招遠祺博士為29位ALS患者進行了4次臍帶間充質干細胞移植治療，治療后第14 天,患者的穿衣、衛生和上肢肌群肌力評分明顯高于治療前;治療后第28天，言語、穿衣和衛生功能評分明顯高于治療前，上肢肌群肌力評分進一步增加，且言語功能評分明顯高于治療后第14 天，由此證實臍帶間充質干細胞移植治療ALS短期效果好且安全。
?腦癱
2016年6月，外媒報道了一則自體臍帶血干細胞成功治愈厄瓜多爾腦癱男孩的案例。出生于厄瓜多爾的托馬斯是個早產兒。由于肺部發育不良，只能暫時在保育箱中生活。然而由于故障，保育箱氧氣供應被中斷。在醫生的全力搶救下，托馬斯保住了生命，但缺氧環境也讓他腦部受損，患上了痙攣性腦癱。
幸運的是，托馬斯在出生時保存了臍帶血。經過移植手術，如今的托馬斯已經和其他同齡兒童沒有太大差別，痙攣癥狀基本消失，已經像正常孩子一樣成長。
解放軍463醫院的吳景文、王金剛等專家使用臍帶間充質干細胞對近200例腦癱患者進行了治療，結果顯示都是有效。治療4周后，患兒粗大運動功能均有不同程度的改善，其中仰臥位與俯臥位、坐位、爬與跪、行走與跑跳功能經統計學分析具有顯著性意義。出院后6個月至1年，患兒粗大運動功能仍然有不同程度的改善，肌張力明顯降低。
表7 解放軍323醫院應用臍帶MSCs治療腦癱結果
解放軍323醫院細胞治療中心對20位小兒腦癱患者，經腰椎穿刺在蛛網膜下腔注射臍帶間充質干細胞，細胞輸注4周后，所有患者靜止性震顫，運動遲緩，肌強直，姿勢步態障礙均有不同程度的緩解。
?失眠癥
浙江武警總隊醫院的王亞莉醫生為19位失眠癥患者靜脈輸注臍帶間充質干細胞治療慢性失眠，這些患者均入睡困難，睡眠質量下降，總睡眠時間不到6小時。移植治療后1個月，患者的睡眠改善作用同口服藥物相當;治療2個月后，患者的睡眠質量評分明顯好于口服藥物，治療3個月后，患者的睡眠質量也明顯優于口服藥物，且一次治療作用可持續達1年之久，患者睡眠質量改善顯著。
6、消化系統疾病
?肝硬化
2005年，我國第一例干細胞移植治療肝硬化在北京軍區總醫院完成。42歲的河南患者邢先生到醫院就診時已經全身黃疸，肝腹水，生命岌岌可危。醫院的姚鵬主任用一根導管通過股動脈，把自體骨髓干細胞懸液送到患者肝臟。一周后，患者狀態明顯轉好，腹水消失，能進食了，走路有勁了。5個月后到醫院復查，黃疸指數等八項生化指標全部恢復正常，原先已經萎縮的肝臟竟長大了一圈。
如今國內已有數千例肝硬化患者從間充質干細胞移植中獲益。
解放軍302醫院孫娟研究發現，對照常規治療患者，22位接受了臍帶間充質干細胞治療的乙肝肝硬化患者臨床癥狀得到有效改善，生命質量明顯提升。
鄭州人民醫院曹巍博士發現，22位接受了臍帶間充質干細胞治療失代償期肝硬化患者的臨床癥狀和體征改善程度均優于常規治療患者，患者臨床癥狀和檢測指標均得到改善，臍帶間充質干細胞治療肝硬化具有較好的臨床療效和安全性。
7、運動系統疾病
?股骨頭壞死
間充質干細胞移植治療人體股骨頭壞死在國外已有報道。法國科學家移植治療116例股骨頭壞死患者效果顯著，其中87.3%的患者髖關節疼痛緩解;78.4%的患者關節功能改善;80%的患者行走間距延長。
吉林一位許姓小伙在一次攀巖活動中從高處摔下來，送到醫院檢查，雙側股骨頭已壞死變形。按照常規治療方法，應行人工關節置換手術。可是人造股骨頭的壽命一般在10-15年，小許才27歲，一輩子需要不停地更換人工關節。
沈陽463醫院的楊曉鳳主任將間充質干細胞經過技術處理后注入小許的股骨頭，兩周后小許就可以下地行走了。10個月后，小許來醫院復查，他的股骨頭周圍已長出豐富的血管，表明移植的間充質干細胞促使壞死變性的股骨頭修復新生。
表8 劉穎、谷涌泉應用臍帶MSC治療股骨頭壞死的臨床研究結果
吉林省組織工程重點實驗室劉穎教授 、首都醫科大學宣武醫院谷涌泉主任等，對9位骨循環協會評級為II-IIIa級的股骨頭壞死患者經大腿動脈輸注臍帶間充質干細胞后，患者的紅細胞、血小板、血氧轉運指數明顯改善。MRI檢測顯示24個月后股骨頭壞死區域體積顯著減少。
?退行性關節炎
20世紀90年代，Brittberg等開始利用自體軟骨細胞修復軟骨損傷取得了一定效果，因此越來越多的研究開始關注間充質干細胞。間充質干細胞可以分化為各種組織，修復關節表面軟骨和軟骨下骨損傷。
土耳其伊斯坦布爾骨科和外傷學系的Akgun等對14例骨性關節炎患者的治療中，對比自體骨髓間充質干細胞和軟骨細胞的修復效果，發現接受間充質干細胞治療的患者膝關節損傷和骨關節炎評分(KOOS)及視覺模擬評分(VAS)的改善更顯著。
美國西北儲備大學醫學院和俄亥俄州克利夫蘭大學醫院的Wakitani等利用間充質干細胞進行臨床試驗，試驗組將混有自體骨髓來源間充質干細胞的膠原蛋白凝膠植入患者的關節軟骨損傷處，對照組只植入等量膠原蛋白凝膠，兩組患者關節功能均得到改善，但是只有試驗組在損傷處發現透明軟骨生成，他們對41例接受間充質干細胞治療的患者進行長達11年的隨訪，未發現任何嚴重的并發癥。
8、泌尿生殖系統疾病
?不孕不育
子宮內膜受損嚴重，是很多不孕不育女性的噩夢。現在通過間充質干細胞再生技術修復子宮內膜，可重圓女性的母親夢。
南京鼓樓醫院婦產科胡婭莉教授團隊與中國科學院遺傳與發育生物學研究所戴建武教授團隊聯手，首次在國際上成功研制出膠原支架復合間充質干細胞的方法，結合傳統宮腔鏡技術，實現了受損子宮內膜的功能性修復，幫助3名患者實現做媽媽的夢想。
江蘇鹽城的胡女士在31歲到34歲時，經過三次自然流產，因為流產清宮手術，子宮腔嚴重粘連。南京鼓樓醫院利用間充質干細胞8個月修復了她的子宮內膜，使她成功懷孕，并于2014年7月17日誕下了國內第一位“再生醫學寶寶”。
上海市公衛臨床中心正在進行間充質干細胞培養的人工肝的臨床試驗，已經試驗的病人都取得了成功。只要臨床實證能明確這一方法的確切穩定療效和安全性，生物性人工肝未來有望實施工廠化批量生產，實現人工肝短期替代肝移植，徹底扭轉重癥肝病治療的困局，改變患者命運。
五、本實驗室關于臍帶間充質干細胞臨床應用的研究項目及成果
近年來不斷取得的研究成果，已使臍帶間充質干細胞成為干細胞臨床研究與應用領域冉冉升起的新星，由四川新生命干細胞科技股份有限公司投資建立的成體干細胞開發應用國家地方聯合工程實驗室順應這一科研趨勢，陸續開展臍帶間充質干細胞的臨床研究與技術攻關。
目前，實驗室已有4項臍帶間充質干細胞的研究獲四川省衛計委立項，正在開展相關研究工作：
1. 臍血造血干細胞與臍帶間充質干細胞共移植治療肝硬化
2. 臍帶間充質干細胞移植治療重癥自身免疫性疾病的臨床研究
3. 臍帶間充質干細胞治療卵巢早衰的臨床研究
4. 臍帶間充質干細胞聯合玻璃酸鈉治療骨關節炎實驗研究
同時，實驗室還與中國軍事醫學科學院、四川大學華西醫院、四川省生殖健康研究中心、四川大學華西第二醫院、攀枝花中西醫結合醫院等開展臍帶間充質干細胞臨床研究如下：
隨著對臍帶間充質干細胞研究與應用熱度的持續升溫，相信在不久的將來，它必然廣泛應用于臨床，為人類健康發揮更大的價值。
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