中科西部细胞:干细胞疗法——肾脏疾病的潜在选择

2022-06-16 20:26:46 163

肾脏疾病由于发病率迅速上升,已成为全球公共卫生问题。这些疾病影响了全球10%以上的人口,因为全球人口老龄化的增加,以及其主要病因(如糖尿病、心血管疾病和高血压)的频率增加。

 

 

肾病是一种不可逆转的疾病,大部分肾病患者需要依赖和接受长期药物来控制和延缓病情。因此,探索新的和更好的选择来缓解、治愈或预防肾脏疾病并提高患者的生存率和生活质量是强制性的。

 

 

干细胞 (SC) 以其自我更新能力和在特定条件下发育成各种功能细胞的能力来描述。基于可塑性、无限放大和易于基因操作的优势,干细胞疗法为几乎所有人类疾病开辟了新途径。干细胞疗法在免疫、血管、心脏和肾脏疾病等多种疾病中的应用已被广泛探索 [1,2]。干细胞的使用也是一种有前途的肾脏疾病策略。
 

 

 

干细胞肾病的主要作用机制

 

 

干细胞,目前被认为是一种很有前途的应用工具,引起了相当大的兴趣和期望。凭借自我更新能力和巨大的增殖和分化潜力,干细胞疗法为肾脏疾病的肾功能发展和结构修复开辟了新途径。越来越多的证据表明,干细胞主要通过替代受损组织和旁分泌途径发挥作用。

 

 

干细胞的使用也是一种有前途的肾脏疾病策略。在急性肾损伤 (AKI) 和慢性肾病 (CKD) 模型中获得的越来越多的结果表明,干细胞疗法在修复肾损伤、保护肾功能和结构从而延长动物存活方面具有潜力。

 

 

用于肾脏疾病细胞的干细胞的潜在来源

 

 

在我们进一步详细介绍当前基于干细胞的方法之前,必须简要概述有关干细胞潜在来源的背景信息。干细胞是能够在适当条件下分化成特化细胞类型的自我更新细胞,根据其分化潜能可分为四类(图1)。

 

干细胞分化潜能下的干细胞分类

 

基于分化潜能的干细胞分类。TSC,全能干细胞;胚胎干细胞,胚胎干细胞;iPSCs,诱导多能细胞;间充质干细胞,间充质干细胞;HSC,造血干细胞;NSC,神经干细胞;RSPCs,肾干/祖细胞。
 

 

 

不同来源的干细胞肾脏疾病

 

 

近年来应用于肾病的干细胞有:胚胎干细胞、诱导多能干细胞、间充质干细胞、肾祖/干细胞,其中间充质干细胞开展的临床试验多。

 

 

胚胎干细胞:以自我更新和多向分化为特征的胚胎干细胞在细胞和肾脏再生方面具有很大的前景。大量研究表明,小鼠胚胎干细胞 (mESCs) 可以整合到肾脏隔室中,这表明可能具有肾脏修复的功效。此外,胚胎干细胞暴露于肾脏规格所需的因素,如视黄酸、激活素A和骨形态发生蛋白 (BMP),会在体外诱导这些细胞分化为肾谱系细胞。

 

 

诱导多能干细胞:具有胚胎干细胞的许多再生特性的诱导多能干细胞被认为是胚胎干细胞的有效替代细胞来源。事实上,诱导多能干细胞可以保留原始细胞的遗传背景和特殊的表观遗传记忆,在细胞、肾脏再生和其他生物医学应用中提供无可争辩的优势。

 

 

诱导多能干细胞被认为是缓解AKI和CKD肾组织损伤的有效手段,旁分泌途径可能是主要机制。施用iPSC衍生的条件培养基通过下调缺血再灌注大鼠的氧化应激反应来减轻AKI。

 

 

间充质干/基质细胞:间充质干细胞的疗法是目前临床试验中的基于干细胞的疗法。越来越多的证据表明,间充质干细胞在肾脏疾病中具有巨大的潜力,包括急性肾损伤(AKI)、慢性肾病(CKD)、糖尿病肾病 (DN)、狼疮肾炎 (LN)、多囊肾病 (PKD) 和肾血管疾病 (RVD)。尽管尚未发现管理基于间充质干细胞的的统一机制,但现有数据已经揭示了几种促进其使用的工作模型(图2)。

 

间充质干细胞肾脏疾病的多种机制

 

目前间充质干细胞疗法在动物模型中获得了有希望的临床前结果,表明间充质干细胞在减少急性和慢性肾损伤方面的有效性,但临床试验仍处于早期阶段,主要旨在研究间充质干细胞输注的安全性和有效性。根据美国国立卫生研究院数据库 (ClinicalTrials.gov)的报告,迄今为止,全球已完成或正在进行109多项临床试验,涉及使用干细胞肾病。
 

 

 

急性肾损伤:根据Gooch等人进行的临床研究,将同种异体MSCs输注到接受体外循环心脏手术后发生AKI的高风险患者中没有显示出不良事件 (AE) 或严重不良事件 (SAE)。此外,MSC输注可预防术后肾功能衰竭(与病例对照相比,AKI发生率为0%和20%),住院时间和再入院率降低了40% [3,4]。
 

 

慢性肾脏病:目前间充质干细胞疗法慢性肾脏病的临床转化仍处于早期阶段,但它已经证明了改变CKD进展的潜力。一项单中心、随机、安慰剂对照的II/III期临床试验研究在随访12个月后调查了间充质干细胞衍生的细胞外泌体在慢性肾病的III期和IV期患者中的安全性和效果。尽管3个月后获得的肾活检标本显示没有显着的组织学变化,但EV显示肾功能显着改善(eGFR提高,血清肌酐、BUN和白蛋白尿降低)[5]。

 

 

糖尿病肾病:一项多中心、随机研究证明了同种异体间充质前体细胞 (MPC) 输注在糖尿病肾病中的安全性。eGFR为20-50ml/min/1.73m2的DN患者接受单次静脉输注两剂异基因MPC或安慰剂的。相对于安慰剂,单次静脉注射干细胞显示出稳定或改善eGFR的趋势,并在输注后12周在预先指定的主要终点测量肾小球滤过率 (mGFR),特别是对于那些基线eGFR较高(>30ml/min/1.73/m2) 和更高的血清IL-6浓度 (>3.5pg/dl) [6]。

 

 

狼疮性肾炎:还描述了间充质干细胞疗法在狼疮性肾炎患者中的安全性和耐受性。大量临床研究表明,在系统性红斑狼疮患者中进行同种异体间充质干细胞移植可改善疾病活动度、改善血清学标志物并稳定肾功能[7、8、9、10]。

 

 

一项涉及81名中国活动性和难治性狼疮性肾炎患者的研究报告称,60.5% (49/81) 的患者在接受人脐带间充质干细胞 (hUC-MSC) 移植的12个月就诊期间实现了肾脏缓解,并且49名缓解患者中有11名(22.4%)在12个月结束时出现肾脏复发[11]。在对3名接受同种异体间充质干细胞的IV级狼疮性肾炎患者进行的研究中也获得了类似的发现。两名患者有早期、持久和实质性的完全缓解,而第三名患者实现了部分缓解,这使得药物剂量减少了50-90%。在后的个月,蛋白尿水平显着改善,并且在9个月的随访期间持续改善[12]。

 

 

结论

 

 

无论使用何种来源或方法,例如胚胎干细胞、诱导多能干细胞、间充质干细胞或肾干/祖细胞,人们普遍认为,使用干细胞疗法作为肾脏疾病的临床可行替代方案存在巨大希望。使用各种细胞来源的干细胞各种肾病的临床研究进展已经证明了在急性肾损伤、糖尿病肾病和慢性肾脏病等中恢复正常肾功能的巨大希望。

 

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