人类间充质干细胞 (hMSC) 是多能干细胞，能够自我更新并在体外分化为不同种类的组织。体内 hMSC 是调节免疫系统和诱导内在干细胞修复受损组织的营养因子的来源。目前，有多项临床试验 (CT) 在大量临床环境中使用 hMSC 进行治疗。

到2020年7月，在全球临床注册网站clinicaltrials.gov上，共有hMSC注册临床试验项目 1138个。其中属于临床2期的占61.0%，临床1期的占30.8%；这些项目中的大多数专注于创伤学、神经学、心脏病学和免疫学领域。所有这些项目都有积极的结果，没有严重的不良反应。

hMSCs 的临床应用具有广泛的潜力，没有报告严重的不良事件。大量的试验正在进行中，他们未来的结果将有助于探索这些有前途的干细胞治疗潜力。

人类间充质干细胞

人类间充质干细胞 (hMSC) 是培养的多能干细胞，能够自我更新并在适当的刺激下在体外分化成各种组织。在过去十年中，越来越多的证据表明 MSC 起源于表达细胞标志物（CD10、CD13、CD44、CD73、CD90、CD105 和 CD146）的血管周围细胞。它们提供由它们分泌的免疫调节和营养生物活性因子提供的再生微环境。因此，当 MSC 与受损组织相关时，它们不会分化，而是指导负责受损组织再生的组织特异性祖细胞。

来自自体或同种异体来源的外源 hMSC 可提供药用和再生医疗，因此，有人提出 MSC 应该是药用信号传导细胞。由于其免疫调节功能，自体和同种异体细胞都可以在宿主内自由发挥作用。hMSCs 通过抑制肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 和干扰素-γ (IFN-γ) 的产生并增加白细胞介素 10 (IL-10) 来促进淋巴细胞 T 辅助 2 (Th2) 反应。此外，它们会改变抗原呈递的成熟并抑制 T 细胞识别和扩增。除了它们的再生特性外，hMSCs 还显示出高度的免疫调节潜力。这些研究结果开启了 hMSC 作为免疫疾病疗法的潜在用途。尽管这些治疗已显示出有希望的结果，但个体对治疗的反应仍然是异质的，所需的细胞数量非常高。

临床环境中使用的 hMSC 来源有很多。它们分为两种来源：成人 MSC，包括骨髓、脂肪组织、外周血和牙髓，以及从胎盘、羊膜和脐带获得的新生儿组织来源的 MSC。骨髓间充质干细胞在临床试验 (CT) 中应用最广泛，但来自出生相关组织（如脐带等）的间充质干细胞可能具有显着的生物学特性，例如高增殖能力、寿命和分化潜能。异体来源MSC，正在临床试验上深入研究 hMSCs 的再生能力和免疫调节活性，尤其是对宿主与移植反应的反应。

然而，根据来源，这些细胞具有免疫表型差异，导致它们的反应存在一些差异。成人 MSC 存在的相似之处是 CD44、CD90、CD105 (SH2) 和 CD166 的阳性表达，以及 CD14、CD34 和 CD45 的阴性表达。牙髓 MSC 的独特性是体外分化为神经元的优势。出生相关的 MSCs 具有更原始的表面表达标记谱。羊膜间充质干细胞和脐带间充质干细胞在体外没有能力实现成脂分化，胎盘来源的间充质干细胞和脐带间充质干细胞表达造血生长因子基因，使它们能够支持造血干细胞的扩增。

鉴于 MSCs 具有体外分化潜能和体内分泌营养生物活性因子，许多临床前动物研究报告称，MSCs 能够促进膝骨关节炎动物模型中的软骨和软骨下骨修复。此外，已经针对缺血性中风进行了临床前动物研究，其中 MSCs 持续改善了多个结果参数。类似的临床前动物研究也被报道用于风湿病、心血管疾病、呼吸系统疾病和代谢疾病。鉴于 MSCs 的多功能性，它们似乎在人体组织损伤模型的大量临床相关环境中提供治疗剂。

到 2020 年 7 月，clinicaltrials.gov 上有超过 1,138 项注册的 MSC 临床试验使用 MSC 作为治疗剂，比 2012 年列出的 220 项显着增加,说明MSC其治疗应用的日益增长和广泛的潜力，这些应用可以帮助重建受损组织并可能挽救许多生命。

MSC 治疗应用

MSC 治疗应用是一个相对较新的领域，但已显示出在大量医疗领域解决各种严重健康问题的巨大潜力（表 1）。可能需要更多的研究来充分利用它们的治疗潜力，但可以安全地预测，在探索使用 MSC 对再生和免疫调节治疗的治疗结果的效用方面正在取得实质性进展。

表1. 在clinicaltrial.gov注册的临床试验按医学领域分布

MSC临床研究进展

到 2020 年 7 月，全球有 1,138 名注册临床试验使用 MSC 来研究其治疗潜力。自 1995 年首次报告以来，clinicaltrials.gov 上注册的临床试验数量显着增加。1995-2005 年间启动了 19 个，2006-2010 年间启动了 159 个，2011-2015 年间启动了 420 个，2016 年间增加了 490 个–2020 和 27 现已注册并将在未来几个月内开始（图 2）。

图 2. 根据自第一次临床试验开始以来每年注册的演变，对 MSC 进行的注册临床试验统计数据。

根据纳入和排除标准，总共移除了 235 个临床试验：31 个处于早期 1 阶段，130 个处于不适用阶段，74 个没有可用阶段。尽管如此，根据纳入和排除标准，对 903 人进行了分析。其余的临床试验中，4期6个，3期68个，2期551个，1期278个（图 3）。

MSC临床试验地理分布

目前选定的 903 个临床试验分布在全球 51 个国家/地区。中国和美国分别以 228 个和 186 个临床试验引领这项研究。紧随其后的是西班牙 69 次、韩国 62 次、伊朗 44 次、巴西 21 次、法国 20 次、约旦 20 次和印度 19 次。

其中许多临床试验在不同国家设有多个地点，强调了国际合作在科学研究中的重要性。在第一阶段的 278 个临床试验中：83 个在美国，60 个在中国，25 个在伊朗，20 个在韩国，9 个在台湾，9 个在西班牙，8 个在约旦，6 个在巴西，4 个在埃及和4 在日本。在第二阶段的 551 个临床试验中：154 个在中国，88 个在美国，59 个在西班牙，32 个在韩国，16 个在法国，15 个在伊朗，13 个在印度，12 个在约旦，12 个在巴西，以及10 在白俄罗斯。在第三阶段的 68 个临床试验中：13 个在中国，13 个在美国，10 个在韩国，4 个在埃及，5 个在伊朗，3 个在波兰，3 个在巴西，2 个在法国，2 个在土耳其，以及2 在俄罗斯。最后，在第 4 阶段的 6 个临床试验中：2 个位于美国，1 个位于埃及，1 个位于中国，1 个位于意大利，1 个位于印度。

在注册MSC临床试验数量最多的美国和中国之后，与其他进行临床试验的国家相比，它们已经处于第 2 阶段的临床试验比例更高：白俄罗斯 10（全部）、西班牙 59（85.51%）、法国 20（80 %) 和印度 19 (68.42%)，而中国正在进行 154 (67.54%) 和美国 88 (47.31%)。有趣的是，在已经进入第 3 阶段的临床试验中，韩国以 10 个（16.13%）领先，而中国和美国各有 13 个（分别为 6.7% 和 5.7%）。此外，有趣的是，拥有少于 5 个临床试验的国家已经将至少一个 CT 推进到第 3 阶段：墨西哥、厄瓜多尔、黎巴嫩、奥地利和哈萨克斯坦。

大多数MSC临床试验都有关于在其协议中使用的 MSC 的制造程序的详细信息。他们中的大多数人从脊髓、胎盘或脂肪组织中获得细胞。从天然来源中回收细胞后，他们经历了各种纯化和扩增步骤，以供患者使用。通常，这些程序包括分离、扩增（可选）、收获和冷冻保存。所有这些方法都是在经过认证的制备实验室按照良好生产规范 (GMP) 进行的。此外，通过流式细胞术对 MSC 进行表征，以确认其身份和纯度。

从第二阶段的选定研究中，发表研究最多的医学专业是心脏病学、外伤科 , 肺病学, 神经病学, 血液学, 眼科和整形外科。最常见的病理是膝关节骨关节炎、缺血性心脏病和扩张型心肌病。所有这些临床试验都处于第 1 阶段或第 2 阶段。使用的细胞数量各不相同，但大约为 1 亿个细胞，这强调了细胞扩增的重要性。这些研究中的大多数都显示出积极的结果，没有严重的副作用。

总结

自从间充质干细胞首次命名以来，MSC 研究在过去三年中取得了实质性进展。骨髓、胎盘、脐带、iPSC和脂肪来源的 MSCs 和临床试验在世界各地的临床应用。大多数被发现在膝骨关节炎中进行测试，但在心脏病学、肺病学和免疫疾病的免疫调节领域也有大量临床应用，例如宿主与移植反应、类风湿性关节炎和克罗恩病。这些临床试验是创新细胞疗法新领域的先驱，为未来的全球公共卫生提供潜在益处，因为它们针对目前尚无有效治疗方法的疾病，而 MSC 已显示出初步的积极成果。

MSCs 来源

尽管来自出生相关组织的 MSCs 具有极好的增殖能力，但骨髓 MSCs 是最常用的组织来源之一。骨髓间充质干细胞可以以相对直接的方式获得，并且很容易扩展到商业规模。关于是使用自体MSC还是异体MSC，研究对比发现两者的结果相似，都是安全的。使用同种异体 hMSC 可以提供更容易获得更大规模的来源，并强调 GMP 对其在细胞治疗程序中安全使用的重要性。使用同种异体细胞疗法将是一种侵入性较小的手术，更重要的是，它是一种安全的疗法，为患者提供了一种可及的治疗选择。

MSCs

MSCs的制备

大多数这些临床试验使用标准化的程序来准备临床级 MSC。细胞从骨髓、脂肪组织或脐带中吸出，并通过密度梯度离心分离。然后它们被洗涤。细胞培养的关键步骤是 MSCs 粘附在塑料基质上，而造血细胞则不然。最后，它们通过冷冻保存直到需要为止。

可以生产MSC的培养基有多种；它们中的大多数基于 α-最低必需培养基 (α-MEM) 或 Dulbecco 改良 Eagle 培养基 (DMEN)，主要区别在于培养基补充剂。这些补充剂可以是 15% AB 人血清、10% 胎牛血清和 10% 血小板裂解物等 (58,59)。培养基的选择取决于培养的 MSCs 的来源。15% AB 血清用于脐带 MSC，其他血清用于骨髓 MSC。

连续传代可能会影响培养的 MSCs 的质量。有几份报告表明，随着 MSC 经历复制性衰老，MSC 在多次传代后失去其体外多能性，并且端粒长度减少。这是所有临床试验中都需要考虑的一个重要因素，因为据推测，早期传代的 MSC 比后期传代的 MSC 具有更强的治疗功能。这种效力可能会受到播种密度的影响，因为较低的密度会产生较高的种群倍增。另一个重要因素是汇合百分比，对于不同组织来源的 MSC，该百分比也可能有所不同。例如，在骨髓的情况下，据报道 80% 的汇合对细胞增殖和成骨分化是最好的，而在脂肪组织来源的 MSCs 的情况下，50% 的汇合保持较高的增殖率。

MSC制造过程应在密闭、无菌的环境中，可由多层“细胞工厂”获得。然后可以将其放大到多层容器，需要 A 级机柜和自动化设备，允许介质循环，如自动化细胞工厂操纵器 (ACFM) 。这些多层系统可以在 2 周内产生数亿个纯 MSC。MSCs 制造的最佳选择是生物反应器，可以是搅拌罐生物反应器、摇摆生物反应器、中空纤维生物反应器或固定床生物反应器。这些生物反应器可在 5-9 天内产生 30-1.5 亿个细胞。生物反应器可能更难使用，但它们具有较低的污染风险并允许参数控制和监测，并且它们可以在 C 级或 D 级房间中运行。

MSC 应按照 GMP 程序获取和操作。使用临床级 MSC 的实验室应遵循监管机构的指导方针，使用设备、试剂和用品、既定程序和严格的安全措施。在美国，GMP hMSC 生产受 FDA CFR Title 21, part 1271, subpart D, section 145–320 的监管，重点关注当前的良好组织规范要求，这些要求提供质量维护、人员、程序、设施、环境控制、设备、供应、回收、过程控制、过程变更、过程验证、标签控制、存储、运输、记录、跟踪和投诉文件。在欧盟，GMP 生产受欧洲法规第 1394/2007 号监管。所有当前的临床试验都认识到制定符合国际法规的标准化协议以确保治疗的有效性和安全性的重要性。拥抱这些可以更有效地复制这些过程，并有助于利用 MSC 的治疗前景的过程。

MSCs临床应用

已经发表了 MSC 临床应用的大多数疾病是目前没有具有理想结果的特定治疗的疾病。在心脏病学领域，已经发现了有希望的结果；扩张型心肌病和缺血性或非缺血性心力衰竭等疾病在临床和病理生理方面都有所改善。局部（心肌内、冠状动脉内和经心内膜）或静脉内递送的 MSC 以及自体或同种异体骨髓 MSC 来源，已导致心脏功能、功能能力和生活质量的改善。

为 MSC 探索的另一个治疗潜力是软骨损伤和/或骨关节炎，尤其是膝关节。目前，此类疾病的治疗仅包括减轻不适的姑息治疗或手术替代治疗，其风险通常大于患有这些疾病的年龄组患者的获益。基于 MSCs 的使用，已经发表了两种具有良好效果的治疗策略：关节内注射自体或同种异体骨髓 MSCs 和用纤维蛋白胶代替软骨缺损和同种异体骨髓 MSCs；两种方法都报告了疼痛、僵硬和功能的临床改善。

正在进行中的临床试验的完成预计将证实 MSC 在它们已经显示出潜力的病理学中的有用性，并在其他疾病中提供类似的结果，因为这些疾病没有有效的治疗方法。探索使用其他 MSCs 来源在体内获得其功能和有效性也很重要。