間充質(zhì)干細胞的免疫調(diào)節(jié)可塑性及其臨床應(yīng)用策略

汪海燕，韓 欽，趙春華

中國醫(yī)學科學院基礎(chǔ)醫(yī)學研究所 北京協(xié)和醫(yī)學院基礎(chǔ)學院 組織工程中心，北京 100005

間充質(zhì)干細胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是一種紡錘狀的具有塑料吸附性的多能干細胞，它具有自我更新、多向分化和免疫調(diào)節(jié)能力。MSCs可從多種組織中分離獲得，如脂肪、骨髓、胎盤、臍帶、沃頓氏膠、子宮內(nèi)膜、芽牙組織和牙齦等。國際細胞治療學會(ISCT)定義經(jīng)典培養(yǎng)條件下的MSCs為貼壁生長，高表達CD105、CD73和CD90，低表達CD45、CD34、CD14、CD11b、CD19和HLA-DR，能夠在體內(nèi)外分化為成骨細胞、脂肪細胞和軟骨母細胞的細胞[1]。MSCs的免疫調(diào)節(jié)能力賦予它應(yīng)用于多種衰老和炎性反應(yīng)相關(guān)疾病治療的潛力。因MSCs低表達HLA分子，同種異體來源的MSCs產(chǎn)品在臨床試驗中也表現(xiàn)出了極高的安全性[2]?；谄湟撰@取、易培養(yǎng)、多種免疫調(diào)節(jié)能力和低免疫原性的特點，MSCs有希望成為臨床上治療組織損傷和免疫紊亂的藥物。

然而MSCs療法的臨床試驗結(jié)果并沒有達到臨床前試驗預(yù)期的效果，限制MSCs臨床療效的因素包括：1)細胞生產(chǎn)過程中產(chǎn)生生物學效力異質(zhì)性；2)不同給藥途徑下不可控的體內(nèi)分布和有限的半衰期；3)在不同宿主體內(nèi)的效力難以預(yù)測[2]。MSCs產(chǎn)品的異質(zhì)性和效力評估問題的解決需要基于對MSCs免疫調(diào)節(jié)功能機制的充分了解，而目前的研究對于MSCs的免疫調(diào)節(jié)能力(包括免疫支持作用和免疫抑制作用)在不同微環(huán)境下的可塑性的認識仍不充分，這造成了MSCs產(chǎn)品在臨床應(yīng)用中生產(chǎn)標準不統(tǒng)一和療效難以預(yù)測的問題[3]。因此闡明MSCs免疫調(diào)節(jié)功能的相關(guān)機制是應(yīng)對臨床挑戰(zhàn)時需要解決的重要問題。

1 MSCs的免疫抑制功能及機制

MSCs憑借其免疫抑制功能在多種炎性反應(yīng)主導的疾病中有治療潛力。MSCs可以通過局部注射的方式直接調(diào)節(jié)局部免疫反應(yīng)，治療局部損傷相關(guān)疾病(比如皮膚損傷、心肌梗死和腦部疾病等)；也可以通過靜脈注射的方式(被阻截在肺部毛細血管)調(diào)節(jié)肺部和循環(huán)中的免疫細胞表型，治療組織急性炎性反應(yīng)和系統(tǒng)性的免疫失調(diào)(如GVHD和自身免疫病)[4]。

隨著多組學技術(shù)的流行和成熟， MSCs在治療炎性疾病中的作用也得到了更系統(tǒng)、更細致的描述。在急性肺損傷(acute lung injury, ALI)小鼠模型中，MSCs輸注通過抑制肺部M1巨噬細胞分泌趨化因子，顯著減少了CD38+樹突狀細胞(DC)在肺部的富集[5]。對于COVID-19患者，MSCs輸注促進了SARS-CoV-2特異性抗體的維持，將表達CSF3R和PTPRE的VNN2造血干/祖細胞樣細胞(HSPC)動員起來[6]。在小鼠傷口切除模型中，靜脈輸注的MSCs雖然很快在肺部被清除，但傷口處的固有免疫細胞在治療后表現(xiàn)出獨特的轉(zhuǎn)錄變化，MSCs分泌的多種因子誘導了促血管生成的CD9+巨噬細胞增加[7]。

MSCs能調(diào)節(jié)多種免疫細胞的活力和功能(圖1)。對于固有免疫系統(tǒng)，MSCs能夠抑制自然殺傷細胞(natural killer cell，NK細胞)的增殖和細胞毒性[8]，誘導單核/巨噬細胞向M2型極化；對于適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，MSCs能夠抑制DC成熟和抗原提呈反應(yīng)，誘導DC的調(diào)節(jié)性表型，抑制T、B淋巴細胞增殖，抑制B細胞產(chǎn)生抗體，抑制T輔助細胞1/17(Th1/Th17)的分化和促炎表型，誘導T調(diào)節(jié)性細胞(Treg)和B調(diào)節(jié)性細胞(Breg)產(chǎn)生等[9]。

根據(jù)作用方式，可將MSCs免疫抑制功能的分子機制大致分3種：旁分泌作用、細胞-細胞直接接觸和由單核/巨噬細胞的胞葬作用介導的間接作用。

1.1 旁分泌作用

1.1.1 可溶性因子：MSCs在炎性環(huán)境下會分泌多種具有抑炎作用的可溶性因子，比如研究較多的吲哚胺2,3雙加氧酶(IDO)、腫瘤核因子刺激基因-6(TSG6)和前列腺素2(PGE2)可以誘導多種免疫細胞產(chǎn)生抗炎或耐受性的表型[9]。還有一些抑炎細胞因分子，如轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)、白細胞介素10(IL-10)和白細胞介素1受體拮抗劑 (IL-1Ra)也參與了MSCs對T細胞、B細胞、巨噬細胞抑炎表型的誘導作用[10]。還有一些研究相對較少的分子也被證明介導了MSCs的免疫抑制作用。Chen等報道了STC2(stanniocalcin-2)在MSCs中高表達，STC2通過調(diào)節(jié)血紅素氧化酶-1(HO-1)活性而減少了過敏性接觸性皮炎(ACD)模型中CD8+T細胞的數(shù)量[11]。在潰瘍性結(jié)腸炎中，腹膜內(nèi)注射MSCs通過分泌半乳糖凝集素3(Gal-3)而抑制DCs的促炎表型[12]。靜脈輸入的MSCs通過分泌干擾素β(IFN-β)促進DCs產(chǎn)生IL-27，從而恢復NOD小鼠的Th17/Treg平衡[13]。

1.1.2 細胞外囊泡：細胞外囊泡(extracellular vesicles，EVs)依據(jù)直徑大小不同分為100～1 000 nm的微囊泡(microvesicles)和30～200 nm的外泌體(exosomes)，EVs富含細胞生物活性因子(mRNA、microRNAs、酶、 細胞因子、趨化因子、免疫調(diào)節(jié)因子和生長因子等)，可調(diào)節(jié)免疫細胞的表型、功能、生存和歸巢。大量研究證實，MSCs來源的EVs(MSC-EVs)中富含可溶性抑炎分子和非編碼RNA，在治療多種炎性疾病和自身免疫病中發(fā)揮了重要作用[14]。

圖1 MSCs的免疫抑制功能Fig 1 Immunosuppressive function of MSCs

MSC-EVs作用的免疫靶細胞中研究最多的是巨噬細胞，MSC-EVs通過調(diào)節(jié)組織駐留巨噬細胞表型向M2型傾斜，在多種疾病中表現(xiàn)出改善炎性反應(yīng)的作用[15]。MSC-EVs還可以抑制DC細胞成熟和活化，誘導DCs釋放IL-10和TGF-β，誘導Treg的擴增以及抑制效應(yīng)T細胞和B細胞[16]。MSC-EVs中含有豐富的功能分子，除了抑炎蛋白，還有許多具有抑炎功能的miRNA[17]。EVs作為一種無細胞產(chǎn)品，在未來具有替代細胞治療的潛力，為MSCs療法提供了一種可行的策略。

1.2 細胞-細胞直接接觸

許多研究揭示了MSCs與免疫細胞之間的直接相互作用也一定程度上介導了MSCs的免疫抑制功能。在與巨噬細胞的相互作用中，MSCs能夠通過直接接觸啟動巨噬細胞的Hippo-YAP信號，抑制XBP1介導的NLRP3活化[18]；還可以通過CD47和巨噬細胞表面的信號調(diào)節(jié)蛋白SIRPα相互作用，啟動巨噬細胞內(nèi)的Hedgehog/SMO/Gil1信號通路，抑制NEK7介導的NLRP3活化[19]。而MSCs與M1型巨噬細胞之間的直接接觸也可增加MSCs分泌的TSG-6、上調(diào)MSCs表面CD200的表達，CD200與M1巨噬細胞表面的CD200R相互作用，進一步促進巨噬細胞向M2型極化[20]。

細胞-細胞直接接觸也參與了MSCs對T細胞的抑制作用。炎性反應(yīng)激活的MSCs可上調(diào)表達黏附分子ICAM-1，通過與免疫細胞表面的CD43相互作用以增強MSCs和T細胞的相互作用[21]。CD276與B7-H3的相互作用也可能參與MSCs對T細胞的抑制作用[22]。經(jīng)典的凋亡受體-配體也被證明參與了MSCs誘導T細胞凋亡的過程[9]。最近，Mittal等報道了CD80在MSCs接觸依賴性誘導Treg增加的過程中發(fā)揮的作用，敲低CD80可消除MSCs對FoxP3的誘導和Treg介導的T細胞增殖抑制，影響MSCs在角膜移植中的治療效果[23]。

1.3 線粒體轉(zhuǎn)移

2006年Spees等首次報道了在MSCs中細胞間的線粒體轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，此后越來越多的證據(jù)表明，細胞間的線粒體轉(zhuǎn)移是挽救功能障礙的受體細胞、實現(xiàn)細胞間能量交換的重要途徑。線粒體轉(zhuǎn)移涉及各種機制，包括形成納米管(tunneling nanotube，TNT)、分泌微囊泡、間隙連接和細胞融合等[24]。MSCs作為組織穩(wěn)態(tài)的維持者，線粒體轉(zhuǎn)移作用也是MSCs調(diào)節(jié)功能的作用機制中不可忽略的一項[25]。在免疫調(diào)節(jié)方面，MSCs可通過TNT或分泌EVs的方式將線粒體轉(zhuǎn)移到巨噬細胞中，增強巨噬細胞的氧化磷酸化(OXPHOS)、吞噬作用和抗炎表型[25-26]。Th17細胞攝取MSCs的線粒體后也可能導致OXPHOS和抗炎表型的增加[27]。Treg攝取活性線粒體后可通過增強氧化磷酸化、提高能量產(chǎn)生的方式增強免疫抑制潛力[28]。Lu等發(fā)現(xiàn)MSCs可通過EVs將功能性線粒體轉(zhuǎn)移到肝內(nèi)嗜中性粒細胞并修復其線粒體功能，抑制局部NETs的形成，對缺血再灌注肝損傷有治療作用[29]。

1.4 凋亡的和死亡的MSCs

許多研究報道了凋亡的MSCs在膿血癥、急性肺缺血再灌注損傷和急性腎損傷等多個疾病模型中均具有與正?；钚缘腗SCs近似的治療效果[30]。Luk等發(fā)現(xiàn)熱滅活的MSCs雖然不能在MLR中抑制T細胞增殖，但靜脈注射后能夠降低LPS誘導的炎性反應(yīng)，升高IL-10的血清水平[31]。這些現(xiàn)象表明凋亡的、甚至死亡的MSCs有可能也參與了MSCs在炎性反應(yīng)疾病中的治療作用。

凋亡的或死亡的MSCs介導的免疫抑制作用需要單核/巨噬細胞的參與。吞噬細胞清除凋亡細胞的過程稱為胞葬作用(efferocytosis)，凋亡的MSCs被巨噬細胞吞噬后可改變巨噬細胞的代謝和炎性反應(yīng)狀態(tài)，從而發(fā)揮免疫抑制作用。最近的研究發(fā)現(xiàn)自然凋亡的MSCs在小鼠急性肝損傷模型中也具有和正常的MSCs相當?shù)谋Ｗo作用，推測是細胞凋亡時磷脂酰絲氨酸(PS)的釋放介導了單核巨噬細胞的M2極化作用[32]。Zheng等發(fā)現(xiàn)MSCs在凋亡時釋放的凋亡囊泡(apoVs)仍然能夠通過胞葬作用依賴性的方式調(diào)節(jié)肝臟巨噬細胞的表達譜，緩解2型糖尿病(T2D)的癥狀。apoVs是通過鈣網(wǎng)蛋白(calreticulin，CRT)的暴露向巨噬細胞發(fā)出“吃掉我”的信號[33]。凋亡或死亡的MSCs停止代謝，因此比正?；钚缘腗SCs可控性和安全性更高。這些研究結(jié)果對于MSCs的治療機制提出了新的見解，凋亡的或死亡的MSCs產(chǎn)品可能成為MSCs臨床應(yīng)用的策略之一。

2 MSCs的免疫支持作用及機制

MSCs不僅能夠抑制炎性反應(yīng)的進展，同時還能夠支持免疫細胞的正常功能。例如在炎性反應(yīng)較弱時，MSCs分泌的趨化因子可以招募免疫細胞浸潤，維持機體正常的免疫應(yīng)答。在感染引起的急性炎性反應(yīng)中，MSCs還能夠增強先天免疫細胞的功能以增強機體的抗菌抗病毒能力，例如抑制中性粒細胞和NK細胞的凋亡，通過多種途徑將線粒體轉(zhuǎn)移到巨噬細胞中以賦予它們額外的生物能，增強其吞噬能力[34]。這些作用賦予了MSCs 在炎性疾病治療領(lǐng)域獨特的優(yōu)勢。

除此之外，MSCs對T細胞具有保護作用。一些研究報道了MSCs分泌的IL-7對T細胞存活具有保護作用[35]。Xiong等報道了人胎盤MSCs衍生的外泌體(hPMSC-Exo)中的miR-21能夠通過啟動PTEN/PI3K-Nrf2信號降低衰老CD4+T細胞中的氧化應(yīng)激損傷[36]。在MSCs治療COVID-19的研究中發(fā)現(xiàn)，MSCs的輸注促進了SARS-CoV-2特異性抗體的維持，表達CSF3R和PTPRE的VNN2造血干/祖細胞(HSPC)樣細胞在MSCs輸注后被動員起來，MSCs處理還增加了體內(nèi)和體外T細胞中共刺激分子CD28的表達[6]。

MSCs與免疫抑制劑的聯(lián)合用藥能夠減輕免疫抑制劑對免疫系統(tǒng)造成的不良反應(yīng)。Bassani等報道了aGVHD患者骨髓中缺少CD40+MSCs，在骨髓移植中促炎因子可誘導BM-MSCs表達CD40，CD40抑制了OX40L的表達并有助于恢復Treg穩(wěn)態(tài)，從而促進了B細胞的正常發(fā)育，維持骨髓穩(wěn)態(tài)[37]。He等在淋巴結(jié)中發(fā)現(xiàn)了具有免疫支持功能的MSCs(LNMSCs)，與BM-MSCs不同，它們產(chǎn)生并分泌高水平的MCP-1以促進T細胞增殖和分化，全身輸注LNMSCs可挽救CTX處理引起的小鼠的免疫抑制[38]。

正如上述，MSCs既能夠抑制免疫細胞的過度免疫應(yīng)答和增殖，又能分泌趨化因子促進免疫細胞向炎性反應(yīng)部位歸巢、支持免疫細胞的存活。MSCs的作用綜合表現(xiàn)為抑炎還是促炎，一定程度上可能取決于MSCs分泌物的組成成分；MSCs的治療效果還在很大程度受到患者自身炎性反應(yīng)狀態(tài)的影響[9]。希望在未來能夠調(diào)控MSCs的促炎和抑炎能力從而實現(xiàn)更好、更精準的治療效果，因此如何調(diào)節(jié)和評估MSCs的免疫調(diào)節(jié)能力是研究MSCs免疫調(diào)節(jié)作用機制時需要關(guān)注的重要問題。

3 MSCs的免疫分型機制

許多因素會影響MSCs的免疫調(diào)節(jié)能力，但究竟是什么分子機制決定了MSCs的免疫調(diào)節(jié)表型一直沒有完全明確。時玉舫等于2014年提出了“NO和IDO是MSCs免疫調(diào)節(jié)功能‘on-off’的開關(guān)”的假說[39]：高水平的促炎因子存在時，MSCs會表達高水平的IDO和iNOS，展現(xiàn)出免疫抑制能力；而低水平的促炎細胞因子雖足以誘導MSCs上調(diào)趨化因子的表達，卻不能誘導足夠水平的IDO和iNOS，這會造成免疫細胞的浸潤卻不能抑制免疫反應(yīng)的進行，即炎性反應(yīng)增強。

還有一種假說認為TLR活化類型決定了MSCs的免疫調(diào)節(jié)表型：Waterman等研究發(fā)現(xiàn)，使用dsRNA(polyI:C)活化MSCs表面的TLR3，MSCs會分泌大量的抑炎分子，抑制T細胞增殖，促進Treg產(chǎn)生；而使用LPS活化MSCs表面的TLR4后，MSCs產(chǎn)生抑炎分子的水平遠低于TLR3活化的MSCs，并且分泌很多單核/巨噬細胞和中性粒細胞趨化因子，增強T細胞介導的免疫反應(yīng)[40]。但這種假說沒有得到更多的有力證據(jù)支持。Beldi等的研究認為TNF-α/TNFR2軸可作為MSCs免疫功能的一個檢查點(checkpoint)，TNFR2與MSCs抑制T細胞增殖、活化、分泌促炎因子和誘導Treg的能力密切相關(guān)[41]。

4 增強MSCs免疫調(diào)節(jié)功能的策略

4.1 預(yù)激活

在MSCs輸注前使用炎性反應(yīng)因子或藥物處理的方法模擬炎性反應(yīng)微環(huán)境，預(yù)先啟動MSCs免疫抑制功能稱之為預(yù)激活(preactivation)，該處理可以獲得生物學效力更高的細胞產(chǎn)品，使細胞進入體內(nèi)后立即發(fā)揮強大的免疫調(diào)節(jié)作用。

4.1.1 炎性反應(yīng)介質(zhì)：IFN-γ和TNF-α(或IL-1β)是對MSCs免疫抑制能力有誘導作用的促炎細胞因子。被IFN-γ和TNF-α刺激的MSCs會通過上調(diào)一系列趨化因子和抑炎分子(IDO、iNOS、TSG6等)的表達來增強其免疫抑制能力，使用促炎因子處理MSCs可能有助于減少供體依賴性的免疫抑制能力的差異[42]。4種炎性反應(yīng)因子(IFN-γ、IL-17、IL-1β、TNF-α)聯(lián)合預(yù)處理的臍帶血來源MSCs(CBti MSCs)表現(xiàn)出增強的糖酵解能力、免疫調(diào)節(jié)能力和歸巢特性，即使在凍存-復融后仍能保證這種狀態(tài)，有效改善GVHD小鼠的預(yù)后[43]。IL-1α和IL-1β的聯(lián)合可導致MSCs產(chǎn)生更高水平的G-CSF、IL-10和具有抑炎功能的外泌體[44]。

4.1.2 篩選藥物：以已知的MSCs免疫調(diào)節(jié)機制為基礎(chǔ)，在臨床獲批的藥物或豐富的天然提取物單體分子庫中篩選比促炎因子更穩(wěn)定、更有效的小分子藥物來增強MSCs免疫調(diào)節(jié)能力，也是一種提高MSCs臨床治療效力的策略。Triptolide(TPL)是一種從中草藥中提取的三乙醇三萜純化物，已被證明在體外具有抗炎的作用，He等研究發(fā)現(xiàn)低濃度的TPL預(yù)處理UC-MSCs，能夠在不影響UC-MSCs表型和增殖活力的情況下，在體外明顯提高UC-MSCs中TGF-β、PD-L1和IFN-γ誘導的IDO的表達增加[32]。Deng等篩選出了一種能夠增強MSCs抑炎功能的小分子化合物——氯唑沙宗(chlorzoxazone，CZ)，CZ不會像炎性反應(yīng)因子那樣增加MSCs的免疫原性，從而賦予了MSCs更持久、更好的療效[45]。

總而言之，預(yù)激活的策略操作簡單、效果顯著且不存在明顯的安全性問題，是臨床試驗中應(yīng)用最多的策略。在篩選預(yù)激活藥物時應(yīng)綜合考慮激活效果、持久性和引起MSCs免疫原性增加等多個因素。

4.2 調(diào)整代謝狀態(tài)

4.2.1 能量代謝：在巨噬細胞中，炎性反應(yīng)會使代謝傾向糖酵解途徑，有助于促炎因子的產(chǎn)生。炎性反應(yīng)環(huán)境也會上調(diào)MSCs的糖酵解途徑，但這有助于抑炎分子的表達，例如IDO和PGE2[46]。Killer等報道了丙戊酸(VPA)可增強MSCs的糖酵解、細胞呼吸和免疫抑制活性[47]。Contreras-Lopez等則報道促炎細胞因子通過抑制ATP合酶的活性誘導了MSCs中AMPK依賴性的糖酵解增加，ATP合酶抑制劑處理有助于增強MSCs的免疫抑制能力和治療效果[48]。Jitschin等報道在MSCs中，糖酵解通過STAT1糖基化來促進IDO的表達[49]。這些研究都說明了糖酵解水平對MSCs抑炎能力的重要性。

4.2.2 氧化還原穩(wěn)態(tài)：氧化應(yīng)激，即一種由自由基(活性氧ROS和活性氮RNS)積累，并與細胞損傷、器官衰竭和衰老過程有關(guān)的病理生理狀態(tài)。MSCs對氧化應(yīng)激具有很強的抵抗力，并通過表達還原酶(超氧化物歧化酶、谷氨酸過氧化物酶、過氧化氫酶、sirtuins、HO-1)、非酶清除(還原谷胱甘肽、HIF-1α、熱休克蛋白、核因子)、抗氧化劑和細胞保護防御來應(yīng)對[50]。這些調(diào)節(jié)氧化還原狀態(tài)的活動與MSCs的免疫調(diào)節(jié)作用同時發(fā)生，可以促進MSCs和組織細胞的存活，也可能增強MSCs的免疫調(diào)節(jié)能力。例如使用CREB啟動劑FSK處理MSCs上調(diào)CREB1-NRF2軸的活化可以提高細胞的GSH水平，從而增強MSCs的增殖能能力、對PDGF的趨化性和抑制CD3+T細胞增殖的能力[51]。

4.2.3 自噬水平：Gao等提出MSCs的自噬水平能通過影響TGF-β1分泌來調(diào)節(jié)對CD4+T細胞的增殖抑制能力，雷帕霉素(自噬活化劑)處理過的MSCs抑制T細胞增殖的能力更強[52]。但是在另一項研究中，IFN-γ和TNF-α刺激啟動了BECN1/Beclin 1依賴的自噬反應(yīng)，自噬通過減少活性氧產(chǎn)生而降低了PGE2的表達，從而抑制了MSCs對T細胞的免疫抑制[53]。最近他們又報道了IFN-γ和TNF-α誘導的AKT活化下調(diào)了伴侶介導的自噬(CMA)，進而促進了CXCL10和iNOS的表達，CMA缺陷的MSCs在炎性肝損傷中表現(xiàn)出了更好的治療效果[54]。MSCs的自噬能力可能與其在炎性反應(yīng)環(huán)境下上調(diào)免疫抑制的能力存在關(guān)聯(lián)，是臨床前強化MSCs抑炎狀態(tài)的候選靶點之一。自噬在 MSCs免疫調(diào)節(jié)功能中發(fā)揮的作用也需要更多的深入研究。

4.3 優(yōu)化培養(yǎng)基質(zhì)

細胞外基質(zhì)的成分和形態(tài)也會影響MSCs的免疫調(diào)節(jié)能力。Wong等利用模擬骨髓生物物理參數(shù)的水凝膠作為MSCs培養(yǎng)基質(zhì)，結(jié)果顯示軟細胞外基質(zhì)能最大限度地提高骨髓來源的MSCs(BM-MSCs)產(chǎn)生旁分泌因子的能力[55]。3D培養(yǎng)可以增強MSCs的干性和旁分泌功能。Regmi等生產(chǎn)的MSCs 3D微球比2D培養(yǎng)的MSCs分泌更高水平的PGE2，對結(jié)腸炎的治療效果也更好[56]。Deng等生產(chǎn)的人胚胎來源的MSC-3D球顯示出抗炎因子和營養(yǎng)因子的分泌顯著增加，在脊髓損傷治療上展現(xiàn)出更大潛力[57]。因此，優(yōu)化MSCs體外擴增的培養(yǎng)基質(zhì)也是增強其生物學效力的一個策略。

4.4 鑒定和篩選生物學效力更強的MSCs

利用塑料黏附特性和體外培養(yǎng)的方法分離得到的MSCs在細胞形態(tài)、生理學和功能方面表現(xiàn)出顯著差異，這造成了MSCs的異質(zhì)性[58]。在應(yīng)用MSCs前，鑒定和篩選效力更高的細胞群有助于預(yù)測和提升MSCs的治療效果。一些研究提出了有潛力的MSCs免疫功能標志物。CD146+BM-MSCs在炎性反應(yīng)刺激時顯示出更高的分泌能力，并且在炎性反應(yīng)啟動時具有更大的免疫調(diào)節(jié)能力，對T細胞和巨噬細胞有更強的調(diào)節(jié)能力[59]。最近Zhang等對BM-MSCs和WJ-MSCs單細胞測序分析得到了5個特征亞群，其中高表達CD106(VCAM-1)、CD248、CD105和LAMP2的軟骨前體細胞亞群表達更高水平的免疫應(yīng)答相關(guān)基因，CD106+細胞在體外也比CD106-細胞表現(xiàn)出了更強的T細胞增殖抑制能力[60]。Xie等對不同供體來源的BM-MSCs的單細胞測序分析結(jié)果鑒定了CMKLR+亞群可能代表了免疫調(diào)節(jié)能力更強、成骨分化潛力更大但增殖能力更弱的MSCs[61]。一些綜述文章中總結(jié)了其他更多的潛在分子標志物，如CD200、CD271、GSTT1等[62]。

4.5 使用MSCs衍生的非活細胞產(chǎn)品

MSC-EVs作為一種無細胞產(chǎn)品，能夠克服MSCs需要面對的不可控分化、微脈管系統(tǒng)的阻塞風險或引起免疫排斥等安全性問題，而且成分穩(wěn)定，不易受宿主微環(huán)境影響，因而療效將會比細胞產(chǎn)品更易預(yù)測[63]。迄今有許多研究表明，MSC-EVs中含有MSCs分泌的功能活性分子，在炎性反應(yīng)動物模型中顯示出與細胞治療相似的效果[64]。因此開發(fā)基于MSC-EVs的療法可能成為有潛力的MSCs治療的替代方案，目前已有大量應(yīng)用MSC-EVs治療的臨床試驗正在進行中。無論是靜脈注射、皮下注射還是其他給藥方法，MSC-EVs都會在短時間內(nèi)從體內(nèi)代謝出去，在未來還需要積極研究延長MSC-EVs在體內(nèi)半衰期的技術(shù)。

正常有活力的MSCs或許不是MSCs療法所必需的，直接制備凋亡MSCs或MSCs碎片產(chǎn)品是未來可以嘗試研究的一種細胞療法替代策略，因為它們比活細胞更易于進行標準化生產(chǎn)和效力評估。凋亡的MSCs衍生的EVs也被證明具有治療潛力[33]。但是目前對于凋亡或死亡MSCs產(chǎn)品的功能機制還缺乏充分的理解，如何誘導細胞凋亡和失活也沒有形成統(tǒng)一的規(guī)范，未來應(yīng)繼續(xù)深入探索凋亡或死亡的MSCs產(chǎn)品在臨床前模型中的應(yīng)用效果和作用機制，為臨床試驗積累經(jīng)驗。

以上增強MSCs生物學效力的策略是基于MSCs免疫調(diào)節(jié)功能的可塑性機制提出的(總結(jié)如圖2)。使用促炎因子或其他藥物對MSCs進行預(yù)激活是目前研究和應(yīng)用最多的策略，但這種方法仍沒有去除細胞生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的MSCs生物學效力的異質(zhì)性；調(diào)整細胞的生理狀態(tài)、優(yōu)化培養(yǎng)基質(zhì)、效力篩選、基因工程、多能化誘導以及使用非活細胞產(chǎn)品的策略仍在臨床前試驗甚至實驗室探索階段，明確MSCs免疫調(diào)節(jié)功能的強化策略還有很長的路要走。

5 總結(jié)

MSCs來源廣泛、易于獲取和擴大培養(yǎng)、免疫原性低、兼有多向分化和免疫調(diào)節(jié)作用，這些優(yōu)點使得MSCs成為細胞療法中的優(yōu)勢候選者。MSCs的免疫調(diào)節(jié)作用作為其核心功能，既能夠維持機體正常的先天免疫應(yīng)答和免疫調(diào)節(jié)功能，表現(xiàn)為免疫支持作用；也能夠通過直接或間接的方式抑制炎性反應(yīng)的過度發(fā)展，表現(xiàn)為免疫抑制作用，在抗感染的同時保護正常組織免受免疫系統(tǒng)的攻擊。因此人們對MSCs用于各種炎性疾病和免疫失調(diào)類疾病寄予很高的期望，在多種相關(guān)疾病中進行干細胞移植的嘗試，最近MSCs還在代謝性和神經(jīng)退行性疾病中顯示出益處[65]。

目前的MSCs臨床試驗結(jié)果提示我們對于MSCs免疫調(diào)節(jié)功能的理解還不夠充分，圍繞MSCs的免疫調(diào)節(jié)功能可塑性相關(guān)的科學問題還有待研究和挖掘，未來的研究仍需尋找MSCs免疫調(diào)節(jié)功能的關(guān)鍵控制點和檢查點，在臨床研究中優(yōu)化細胞培養(yǎng)和移植策略，了解不同類型疾病、不同患者對于治療的反應(yīng)和效果。希冀基礎(chǔ)與臨床研究相結(jié)合，最大化MSCs的治療效果和優(yōu)勢，最終建成一套靈活有效的MSCs治療免疫失調(diào)疾病的規(guī)范。

圖2 MSCs免疫抑制能力增強策略Fig 2 Strategies to enhance the immunosuppressive capacity of MSCs