华西医院公布间充质干细胞外泌体治疗肝脏疾病的研究进展
2022年4月2日/医麦客新闻 eMedClub News/--具有高发病率和死亡率的肝病对人类健康造成了巨大的风险，并因此造成了沉重的经济负担。目前，对于肝硬化和肝衰竭，原位肝移植是唯一有效的治疗方法。因此，迫切需要新的有效的治疗方法。
干细胞治疗一直以来被视为“再生医学技术”，其中，间充质干细胞(Mesenchymal stem cells，MSCs)作为干细胞治疗最常见的细胞来源，在调节先天和适应性免疫反应中发挥着重要作用，并已被广泛用于治疗自身免疫性和炎症性疾病的临床试验。
然而，与预测相反，大量临床前研究表明，输注后MSCs没有大量移植到组织中，并且移植持续时间不足。更多证据表明MSCs主要依赖旁分泌途径发挥免疫调节功能，因此，研究人员逐渐将注意力转向了MSCs的旁分泌物质，其中间充质干细胞源性细胞外囊泡（MSC-EVs）是MSCs旁分泌物质的主要成分。
2022年3月4日，四川大学华西医院杨丽教授团队在 Frontiers in Immunology 发表的题为 “Mesenchymal Stem Cell-Derived Extracellular Vesicles in Liver Immunity and Therapy” 的综述，对间充质干细胞源性细胞外囊泡（MSC-EVs）的免疫调节机制及其在多种肝脏疾病中的临床前研究进行了总结，并且探讨了MSC-EVs在临床应用中的局限性以及改进策略。
MSC-EVs的优势
EVs是细胞分泌到细胞外的磷脂双分子层结构，含有丰富的内含物（包括蛋白、脂类、核酸等），参与细胞间的信号传递，人体几乎所有类型的细胞都会分泌EVs。而MSCs是人体内最容易获得的原代干细胞之一，它可以分泌大量EVs，这使得MSCs成为EVs的理想来源之一。
与MSC相比，MSC-EVs具有多方面优势：首先，在治疗方面，MSC-EVs体积更小，更容易获得和储存，并且在临床前研究中显示出了良好的治疗效果；其次，在药物递送方面，MSC-EVs的低免疫原性使其成为了理想的天然囊泡，而不是合成囊泡。
MSC-EVs的免疫调节作用
近期相关试验和临床研究表明，MSC-EVs可以抑制多种促炎细胞（如(M1巨噬细胞、CD8+ T细胞、Th1和Th17细胞）的活化和增殖，并下调IL-1β和IL-6的释放；反之，促进抗炎细胞（如M2巨噬细胞和Tregs）的增殖，并上调抗炎细胞因子的释放；从而发挥免疫调节功能。
▲ MSC-EVs可以调节免疫反应和免疫耐受之间的平衡（图片来源：参考资料1）
MSC-EVs治疗肝脏疾病的研究
肝脏是人体内最核心的代谢和免疫器官。一般来说，肝脏疾病与免疫稳态失衡密切相关，这种免疫调节涉及巨噬细胞和树突状细胞的功能多样性、不同类型T细胞亚群(如Th17和Treg)的比例、促炎和抗炎细胞因子之间的平衡以及其他免疫相关因素，这与MSC-EVs的功能完全吻合。
在体内静脉注射时，MSC- EVs主要积聚在肝脏中。在MSV-EVs的调控下，巨噬细胞减少IL-6和IL-1β的释放，CD4+ T细胞减少CD154的表达，通过免疫调节改善肝脏炎症，缓解各种肝脏疾病。
▲ MSC- EVs对肝脏的免疫调节过程（图片来源：参考资料1）
▲MSC-EVs在各种肝病中的作用（图片来源：参考资料1）
非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是从非酒精性脂肪性肝(NAFL)到非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的一系列肝脏异常。NAFLD是肝脏疾病的关键问题，根据最新统计数据，其发病率在全球范围内达到24%，造成了重大经济负担。目前，许多研究报道MSC-EVs可以通过降低丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)水平，从而改善肝脏炎症。 此外，有研究表明，MSC-EVs还可以调节NASH的代谢稳态以及肝细胞的凋亡和自噬。
自身免疫性肝炎(AIH)是一种进行性自身免疫性肝病，MSC-EVs能够通过逆转AIH中Tregs水平的下降来调节肝脏免疫稳态并减轻肝脏炎症。
急性肝衰竭(ALF)被定义为肝细胞严重损伤的综合征，病毒性肝炎、药物性肝损伤、饮酒和自身免疫是ALF的主要原因。大量研究表明，MSC-EVs的免疫调节作用可以显著改善ALF。此外，Damania等人证明，在部分肝切除和缺血-再灌注损伤诱导的ALF小鼠模型中，MSC-EVs能够使残余肝脏与估计肝脏重量的比率增加，这表明MSC-EVs在促进肝再生中起着重要作用。
肝纤维化是由于细胞外基质（ECM）蛋白质的积累而导致的纤维瘢痕取代受损的正常组织。许多临床前研究已经证明了MSC-EVs在肺、肝脏、肾和心脏中的抗纤维化作用。
缺血-再灌注损伤(IRI)包括缺血性器官损伤和炎症介导的再灌注损伤，是包括肝切除和肝移植在内的外科手术中肝损伤的重要原因。此前有研究已经证明CD154在肝脏IRI中起着关键作用，最近相关研究发现，MSC-EVs中的CCT2通过限制性Ca2+ -钙调神经磷酸酶- NFAT1通路下调肝脏中CD4+ T细胞上CD154的表达，从而减轻肝脏IRI。
MSC-EVs应用的局限性及改进策略
尽管MSC-EVs在免疫调节和组织再生方面显示出了巨大的潜力，但由于异质性和半衰期短的问题，其在临床应用中仍存在一定局限性。
MSCs来源于各种组织，因此会产生不同类型的MSC-EVs。此外，EVs的分子组成不仅与细胞类型有关，而且在同一亲本细胞中也不同。而超速离心作为分离EVs最常用的策略，却无法对单个囊泡进行分类。为了解决这一问题，人们对EVs分离技术进行了许多改进，例如荧光标记和随后通过高分辨率流式细胞术定量和定性分析、专用流式细胞术的开发，以及激光镊子拉曼光谱。然而，目前仍然没有能够有效消除这种异质性的方法，以满足临床治疗的标准。
针对半衰期短的问题，最近的研究集中在通过水凝胶等载体局部递送EVs，这可能是增强其可行性的潜在策略。
小结
尽管已经有许多研究揭示了MSC-EVs通过调节巨噬细胞和T细胞在肝脏疾病中的潜在免疫抑制作用，然而，肝脏的免疫反应和免疫调节是各种先天性和适应性免疫反应的综合过程。因此，有必要探索MSC-EVs是否影响其他免疫细胞，如DCs、NK细胞和B细胞，以及它们如何调节各种肝病中免疫细胞之间的细胞间通讯。
目前，MSCs被广泛用于治疗性临床试验，然而，还没有MSC-EVs治疗肝病的临床试验的注册临床研究。我们期待MSC-EVs能够早日向临床挺进，成为肝病的有效临床治疗手段。
参考资料：
1.https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2022.833878/full
声明：本文涉及内容仅用于探究生物医药前沿进展，不构成任何医疗指导，如有需求请前往正规医院就诊。
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