“阳康”后的养肺利器:干细胞及外泌体雾化

间充质干细胞、免疫细胞、外泌体源头实验室
“雾化外泌体吸入治疗新冠”是干细胞与再生医学产业目前热度最高的话题。
外泌体雾化疗法通过鼻腔吸入形式,利用外泌体独有的因子和蛋白质修复被新冠肺炎损伤的肺部,抑制免疫系统风暴,从而系统性治疗新冠病毒对肺部的损伤。作为无细胞的细胞治疗技术为呼吸系统疾病带来了新的方向。

新冠病毒感染

导致肺部损伤巨大

 

目前,第一批感染新冠的群体基本康复,但新冠后遗症却层出不穷。从披露出的新冠感染后的进程来看,咳嗽是新冠发病后最长的症状。它的危害远不止破坏呼吸道那么简单,尤其对于老年人、慢性病患者,有很大可能伤害到肺部,随着疫情的不断爆发,越来越多的人感染新冠并查出白肺。
我们还了解到,许多从新冠中恢复的患者都尚未恢复到新冠前的基线水平,这些持续的影响被称为长新冠(LONG Covid,又称长期新冠后遗症)。
“阳康”后的养肺利器:干细胞及外泌体雾化
研究人员在一些从新冠中康复的患者中观察到持续的气流阻塞,造成肺部损伤。还可能出现另一种肺部疾病——肺扩张障碍,减少肺部的容积,进而减少肺部的吸入量。对于从新冠中康复的患者,特别是那些患有严重疾病的患者,以后可能发展为限制性肺部疾病。
新冠病毒感染导致的肺脏组织结构破坏,还可能进展为严重的呼吸窘迫综合征(Acute respiratory distress syndrome,ARDS)并最终导致呼吸衰竭,此为各类病毒性重症肺炎患者死亡的最根本原因。
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病理学研究显示,ARDS的发病机制主要是冠状病毒攻击肺泡细胞之后诱发的免疫反应;免疫细胞浸润导致肺泡血管内皮结构破坏,使血浆、血浆蛋白和血细胞涌入肺间质和肺泡腔,形成肺水肿;由于肺泡上皮组织被破坏,水肿液大量涌入肺泡内,导致肺泡弥散功能受限,无法行使正常呼吸功能。
同时,随着组织损伤的加剧,细胞进一步释放各类炎性因子形成所谓“细胞因子风暴(cytokine storm)”;最后彻底摧毁肺内大部分的肺泡和支气管呼吸结构,使得通气-血流比例严重失调,导致顽固的低氧血症以及最终患者的死亡。

治疗新冠肺炎的新方式

干细胞来源的外泌体

 

外泌体(Exosome)是包含了复杂RNA和蛋白质的小膜泡,具有脂质双层膜结构,能够携带并转移与细胞来源相关的多种蛋白质、脂质和核酸,作为信号分子传递给其它细胞参与细胞活动的重要调控,影响靶细胞的生理活动,介导细胞间信号转导及免疫调节等生物学效应。
外泌体的组成成分取决于细胞类型和微环境刺激,一般而言,干细胞外泌体对组织修复有疗效,包括促进血管生成、抗凋亡、抗纤维化、抗炎和免疫调节作用。这也是雾化外泌体能够有效治疗新冠的原因。除了可以避免直接使用细胞潜在的风险外,干细胞外泌体的临床应用优势还在于其易扩增、易获得和易长时间保存。
国内外众多医学研究团队都对间充质干细胞及其外泌体治疗重症COVID-19引起的呼吸窘迫和肺病问题的有效性和安全性做了研究和探讨。
美国FDA已批准多项外泌体进行雾化的试验,治疗新冠肺炎综合症。
国外外泌体雾化临床试验
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2021年,发表在《Stem Cells and Development》上的一文指出,间充质干细胞来源外泌体在治疗重症新冠肺炎患者成效显著,康复率高达71%。外泌体具有安全性、恢复氧合、下调细胞炎症因子和重建免疫系统功能等优点,是一种很有前途的新冠肺炎治疗候选药物。
“阳康”后的养肺利器:干细胞及外泌体雾化
▲间充质干细胞及其外泌体治疗 2019 冠状病毒病 (COVID-19) 的主要调控机制

干细胞来源外泌体

雾化治疗新冠安全可行

 

在中国临床试验注册中心登记注册的《间充质干细胞外泌体雾化吸入治疗新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的关键技术研究》项目(ChiCTR2000030261),其目的是利用干细胞外泌体的抑制炎症因子和增强机体免疫力的作用,通过雾化吸入肺直接接触病灶的方式,促进新冠病毒肺炎患者早日康复,减少并发症。
“阳康”后的养肺利器:干细胞及外泌体雾化
▲中国临床试验注册中心登记信息
以上临床试验成果于2022年发表在《Stem Cell Reviews and Reports》杂志(2022年影响因子6.692)。研究人员对7例新冠肺炎患者(2名重症、5名轻症)进行了脐带间充质干细胞(MSCs)外泌体雾化治疗试验,结果表明:干细胞来源的外泌体雾化治疗新冠肺炎安全可行,同时MSC外泌体雾化治疗可以促进肺部病变的吸收,并缩短轻度新冠肺炎患者的住院时间。除此之外,在感染早期对MSC衍生的外泌体进行雾化治疗可能对患者更有利。
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研究人员对7例新冠肺炎患者(2名重症、5名轻症)进行了间充质干细胞(MSCs)外泌体雾化治疗试验,并评估了主要的安全性和疗效结果。
一轻度患者前后影像变化:
2020年4月3日,该患者第一次CT扫描显示左肺下叶外有孤立结节,4月4日,患者接受外泌体雾化治疗,4月10日,第二次CT检查显示左肺下叶结节密度明显降低,大小也缩小,4月21日,第三次CT检查,左下肺病灶完全吸收,从发现结节到完全吸收肺部病变所需的时间为18天。
相比之下,另一例患者(轻度病例,无雾化治疗)类似肺部病变的吸收时间为27天。
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▲左:轻度病例,有雾化治疗
右:无外泌体雾化治疗的轻度病例
一重度患者前后影像变化:
该患者从2020年2月27日开始接受外泌体雾化治疗,3月18日,患者的CT扫描显示双肺病变明显吸收,病变密度消退。4月1日,该患者肺部病灶完全吸收。
而未接受外泌体雾化治疗的重度患者,吸收肺病灶后仍然存在纤维脐带阴影。
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▲左:重度患者,有外泌体雾化治疗
右:无外泌体雾化治疗的重度病例
其他五名患者的CT图像如下图所示,能发现从一开始就接受外泌体治疗的人(患者5、7)和抗病毒治疗一段时间后再接受外泌体治疗的人(患者1、3、4)在肺部病变完全吸收的时间之间存在显著差异。
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患者1、3、4、5和7的胸部CT图像
该项试验的结果表明,在参与受试的COVID-19患者中,雾化吸入间充质干细胞衍生的外泌体是可行的,并且耐受性良好,没有预先指定的不良事件的证据。参与者的肺部炎性症状,得到了不同程度的改善。

小结

INTERSTELLAR CELL

 

雾化的MSC来源的外泌体可以到达肺部的精细结构,如细支气管和肺泡,以直接将抗炎分子递送到它们的靶位。雾化吸入MSC来源外泌体不会诱发急性过敏反应或继发性过敏反应,同时促进肺部病变的吸收,并减少轻度新冠肺炎患者的住院时间。
整个临床研究结果表明,不论是新冠病毒感染的重症患者,还是轻症患者,雾化吸入间充质干细胞来源外泌体都能够作为一种安全可行的新的方法用于治疗新冠病毒感染。最重要的是,如果在感染的早期阶段,就对患者进行雾化治疗MSC来源外泌体可能更有益。

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