干细胞治疗终末期肝病的临床进展

Abstract

End-stage liver disease includes liver failure and decompensated cirrhosis resulting from various etiologies and often leads to patient mortality due to complications and clinical symptoms such as severe jaundice, ascites, hepatic encephalopathy, coagulopathy, and hepatorenal syndrome. Liver transplantation is currently regarded as the most effective treatment, but its clinical application is limited by the shortage of donors, elevated expenses, and post-transplant rejection. Stem cells are a group of cells with multidirectional differentiation potential and self-renewal ability, which can improve the clinical indicator outcomes through mechanisms such as immunoregulation and promotion of tissue repair in patients with end-stage liver disease. Clinical trials of stem cell therapy have achieved a series of results for end-stage liver disease, proving the safety and effectiveness of stem cell therapy. This article reviews the clinical studies that have been registered and published at home and abroad and provides a reference for the clinical plan on stem cell therapy for end-stage liver disease.

终末期肝病是指由病毒、药物、酒精（乙醇）、自身免疫性肝病等多种原因引起的严重肝功能损伤，出现包括重度黄疸、腹水、肝性脑病、凝血功能障碍、肝肾综合征等临床表现^［1-2］。其主要包括各种原因导致的肝衰竭和失代偿期肝硬化^［3］，病情危重，病死率极高。其中急性肝衰竭患者30 d病死率为26.7%，慢加急性肝衰竭（acute-on-chronic liver failure，ACLF）的病死率可从30%到70%不等^［4］。目前临床上治疗终末期肝病的主要方法包括常规支持治疗、人工肝支持系统和异体肝移植等，其中同种异体肝移植是最有效的治疗方法，但由于供体肝脏匮乏、成本高昂及移植后的排斥反应限制了其广泛应用^［5］。干细胞是一种具有自我复制、高度增殖和多向分化潜能的细胞，主要包括胆管树干细胞、胚胎干细胞、诱导多能干细胞、造血干细胞、间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）^［6］。干细胞可通过免疫调节和组织修复等多种方式发挥治疗作用，从而改善患者肝功能、减少死亡率，并有望成为治疗终末期肝病的新型方法^［3］。MSCs是临床上应用最广泛的干细胞类型，来源广泛，且具有很好的组织修复和免疫调节功能^［7］。本文综述了近年来全球范围内开展的干细胞治疗终末期肝病的临床研究，以期为干细胞治疗终末期肝病的临床应用提供参考。

一、. 已注册的干细胞治疗终末期肝病的临床试验

截至2024年8月，在美国临床试验中心官网上可查询到已完成注册的干细胞治疗终末期肝病项目（包括肝衰竭和失代偿期肝硬化）共49项，其中干细胞治疗肝衰竭临床研究有35项，细胞治疗失代偿期肝硬化的项目14项。干细胞来源主要是骨髓和脐带血来源的MSCs^［8-9］，大多是通过外周静脉、门静脉和肝动脉滴注，输注剂量一般是单次剂量为0.5×10⁶个/kg～1×10⁶个/kg^［10-11］，也有不考虑患者体质量采用单次输注5×10⁸、1×10⁹或1×10¹⁰个细胞等剂量^［12-13］，多剂量通常为2～4次给药，间隔3 d～4周不等^{［11，14］}。主要内容介绍如下：

1.已注册的干细胞治疗肝衰竭的临床试验：目前在美国临床试验中心官网上注册的干细胞治疗肝衰竭临床研究一共有35项，其中中国大陆地区17项，美国2项，欧洲地区10项、中国台湾地区2项，韩国、伊朗、新加坡、沙特阿拉伯各1项。在这些研究中，6项（22.86%）已完成，撤回4项（11.43%），中止3项（8.57%），5项（14.26%）正在进行中，17项（48.57%）状态未知，见图1。从试验类型来看，其中4项为1期临床研究，16项为Ⅰ/Ⅱ期临床研究，5项为Ⅱ期临床研究，2项为3期临床研究，多中心大样本的临床研究较少。

图1. 干细胞治疗肝衰竭临床试验全球分布及进展图.

截至2024年8月，在中国临床试验注册中心网站上一共有3项干细胞治疗肝衰竭的临床研究完成注册。其中有空军军医大学韩英教授发起的1项Ⅰ/Ⅱ期多中心、单臂、开放的临床研究（ChiCTR-ONRC-10002070），主要观察自体外周血干细胞治疗终末期肝病对患者死亡率和肝移植率的改善情况^［15］；另外，中国人民解放军第105医院陈从新教授发起了1项探索自体骨髓干细胞治疗终末期肝病后的有效性和安全性的单臂、Ⅱ期临床研究随机对照研究（ChiCTR-ONC-12002103）^［16］；解放军总医院第五医学中心辛绍杰教授发起的使用自体外周血造血干细胞移植联合人工肝治疗肝衰竭的临床Ⅰ期随机、平行、对照研究（ChiCTRTRC-12003518）^［17］。

2.已注册的干细胞治疗失代偿期肝硬化的临床试验：截至2024年8月，在美国临床试验中心官网上注册的干细胞治疗失代偿期肝硬化的项目共14项，其中中国大陆地区9项，伊朗4项，印度1项。目前已完成6项（42.86%），3项（21.43%）正在进行中，5项（35.71%）状态未知，见图2。从试验分期来看，2项Ⅰ期前研究，3项Ⅰ期研究，5项Ⅰ/Ⅱ期研究，4项Ⅱ期研究。目前为止，在中国临床试验注册中心网站上注册的干细胞治疗失代偿期肝硬化的临床试验一共有1项（ChiCTR2000039312），是一项评判脐带血来源的MSCs治疗乙型肝炎肝硬化失代偿期患者肝再生作用的随机对照临床研究。

图2. 干细胞治疗失代偿期肝硬化临床试验全球分布及进展图.

二、. 已完成的干细胞治疗肝衰竭和肝硬化临床试验情况

截至2024年8月，在美国临床试验中心官网上可查询到的已完成的干细胞治疗终末期肝病项目（包括肝衰竭和失代偿期肝硬化）共12项，其中干细胞治疗肝衰竭、失代偿期肝硬化各6项，利用在该网站注册的“研究发起者姓名、注册项目题目、项目注册号”等作为关键词在Pubmed上可查询到的干细胞治疗肝衰竭和肝硬化的文献共有16篇（表1）^［18-27］。主要结论总结如下：

表1. 已完成的干细胞治疗肝衰竭和肝硬化临床试验情况.

时间（年份）	国家	研究者 NCT编号	疾病类型	患者人数（例）	干细胞 类型	输注途径	试验类型	输注剂量	次数及 间隔	主要结论
2008	英国	Pai等［12］ NCT00655707	慢性肝 衰竭	5	自体造血 干细胞	肝动脉、 门静脉	开放标签 单臂	1×109～ 5×1010	1次	自体造血干细胞治疗后4、8、12周胆红素下降，转氨酶下降，肝功能恢复
2011	意大利	BrunoGridelli等 NCT01013194	慢性肝 衰竭	25	胚胎 干细胞	脾动脉	开放标签 非随机平行对照	5×108～ 10×108	最多2次	胚胎干细胞治疗 后总生存率提高，Child-Pugh评分 下降
2011	中国	Peng等［18］ NCT 00956891	慢性乙型 肝炎相关 肝衰竭	158	骨髓MSCs	肝动脉	Ⅰ/Ⅱ期	3.4×108± 3.8×108	1次	MSCs治疗后白蛋白升高、总胆红素降低，MELD评分、 血凝时间均改善
2012	中国	Shi等［11］ NCT01218464	慢加急性 肝衰竭	43	脐带MSCs	外周静脉	开放标签、 平行对照、 Ⅰ/Ⅱ期	0.5×106/kg	3次， 4周	MSCs治疗后MELD评分下降血凝状态改善，直接胆红素，丙氨酸转氨酶下降
2017	中国	Lin等［8］ NCT01322906	慢性乙型 肝炎相关 肝衰竭	110	自体骨髓MSCs	外周静脉	开放标签、 平行对照、Ⅰ/Ⅱ期	1×105～ 10×105/kg	4次， 1周	MSCs治疗后MELD评分、 长期死亡率降低
2009	瑞士	Kharaziha等［13］ NCT00420134	肝硬化	8	自体骨髓MSCs	门静脉和 外周静脉	Ⅰ/Ⅱ期	3×107～5×107	1次	MSCs治疗后肌酐降低、凝血酶原时间减少MELD评分
2012	中国	Zhang等［14］ NCT01220492	乙型肝炎 相关失代 偿期肝 硬化	45	异体脐带血MSCs	外周静脉	Ⅰ/Ⅱ期随机平行对照	0.5×106/kg	3次， 4周	MSCs治疗后白蛋白升高，胆红素降低，MELD评分和腹水均减少
2013	中国	Wang等［21］ NCT01662973	原发性胆汁性肝 硬化	7	异体脐带血MSCs	外周静脉	开放标签的随机、平行 研究	3×105～ 5×105/kg	1次	MSCs治疗后碱性磷酸酶水平下降
2014	埃及	Salama等［22］ NCT01729221	丙型肝炎相关的失代偿期肝硬化	40	自体骨髓MSCs	外周静脉	随机对照	1×106/kg	1次	MSCs治疗后白蛋白升高，胆红素下降，国际标准化比值、凝血酶原时间均降低
2014	韩国	Jang等［23］ NCT01741090	酒精性肝硬化	11	自体骨髓MSCs	肝动脉	单臂	5×107	2次， 4～8周	MSCs治疗后Child-Pugh评分降低，肝脏组织 病理
2014	中国	Xu等［24］ NCT01560845	乙型肝炎相关肝 硬化	56	自体骨髓MSCs	肝动脉	随机对照	（0.75±0.50）×106	1次	MSCs治疗后肝功能改善，Treg细胞和Th17细胞
2015	土耳其	Kantarcioglu等［25］ luNCT01499459	肝硬化	25	自体骨髓MSCs	外周静脉	单臂	1×106	1次	MSCs治疗后白蛋白升高、MELD评分下降、肝炎活动性减低肝炎指数评分 下降
2016	韩国	Suk等［9］ NCT01875081	酒精性 肝硬化	72	自体骨髓MSCs	肝动脉	随机对照	5×107	1次/2次，1月	MSCs治疗后肝纤维化减轻，Child-Pugh评分 降低
2021	印度	Sharma［26］ NCT04243681	失代偿性 肝硬化	5	自体骨髓MSCs和造血干细胞	肝动脉	Ⅰ/Ⅱ期开放标签、非随机、平行	1×106/kg	1次	骨髓来源的MSCs和造血干细胞联合治疗失代偿期肝硬化安全性高
2021	中国	Shi等 ［10］ NCT01220492	乙型肝炎相关肝 硬化	219	脐带血MSCs	外周静脉	病例对照	0.5×106/kg	3次，4周	MSCs治疗后长期生存率提高，白蛋白，凝血酶原活动度，胆碱酯酶，总胆红素等指标改善
2023	中国	Wang等［27］ NCT05227846	失代偿期肝硬化	12	脐带血MSCs	外周静脉	开放标签、剂量递增、单臂Ⅰ期	5×107～ 2×108	3次， 3 d	MSCs治疗后MELD评分下降，肝功能好转

注：MSCs：间充质干细胞；MELD：终末期肝病模型

1.已完成的干细胞治疗肝衰竭的临床研究主要成果：目前，在全球注册的干细胞治疗肝衰竭项目已完成6项，其中治疗慢性肝衰竭5项，治疗ACLF 1项。Kharaziha等^［13］使用终末期肝病患者自身骨髓间充质干细胞对其进行治疗后发现，患者在通过外周静脉或门静脉输注3×10⁶～5×10⁶个MSCs后，所有患者均对治疗产生良好的耐受性。终末期肝病模型评分证实由17.9±5.6降至10.7±6.3（P<0.05），国际标准化比值1.9±0.4降至1.4±0.5（P< 0.05），血肌酐、白蛋白、胆红素水平均明显下降，没有发现不良反应，证实了MSCs的安全性和有效性。Peng等^［18］招募了53例乙型肝炎肝衰竭患者，行骨髓来源的MSCs移植（105例为对照组）后结果表明，骨髓来源的MSCs移植治疗慢性乙型肝炎肝衰竭患者是安全的，短期疗效良好，但长期预后无明显改善。在另一项开放标签的随机对照试验中，纳入了110例慢加急性肝衰竭患者，在24周时也观察到肝功能改善，终末期肝病模型评分、感染控制和病死率均下降^［8］。

我们团队早期的一项研究（NCT01218464）^［11］证实了脐带来源MSCs（umbilical cord-MSCs，UC-MSCs）输注治疗与HBV感染相关的ACLF患者的安全性和初步疗效。共有43例ACLF患者被纳入这项开放标记和对照研究，24例患者接受UC-MSCs治疗，19例患者接受等渗盐水治疗作为对照。UC-MSCs治疗3次，间隔4周。在48周或72周的随访期间评估肝功能生物化学指标、不良事件和生存率，试验期间未观察到明显的不良反应。随访结果显示UC-MSCs输注后可显著提高ACLF患者的生存率、降低终末期肝病模型评分，而血清白蛋白、胆碱酯酶和凝血酶原活性增高、血小板计数增加，并且UC-MSCs输注后血清总胆红素和丙氨酸转氨酶水平显著降低。该研究证实UC-MSCs输注在临床上是安全的，可以作为HBV相关ACLF患者的一种新的治疗方法。

2.已完成的干细胞治疗失代偿期肝硬化的临床研究主要成果：MSCs疗法已逐渐成为治疗肝硬化的一种新的选择。多项临床研究表明，输注自体骨髓间充质干细胞可以显著改善肝硬化患者的肝功能^［19］。最近的一项研究也发现，在改善酒精性肝硬化患者的组织学纤维化和肝功能方面，自体骨髓间充质干细胞治疗是安全的^［9］。此外，同种异体间充质干细胞治疗，如同种异体骨髓来源的MSCs、UC-MSCs和脐带血MSCs，已被证明对自身免疫性疾病引起的肝硬化患者是安全有益的^［20］。本课题组过去的一项研究也表明，UC-MSCs输注可显著改善失代偿期肝硬化患者的肝功能^［14］。

我们团队近期开展的一项（NCT01220492）前瞻性、开放标签、随机对照研究中，共纳入219例HBV相关失代偿肝硬化患者，将其分为对照组（n=111）和UC-MSCs治疗组（n=108），治疗组患者接受3次UC-MSCs输注，间隔4周，外加常规治疗，仅用于对照组。随访13～75个月，治疗组总生存率明显高于对照组，75个月随访期间，治疗组与对照组无肝癌事件生存率差异无统计学意义。在48周的随访中，UC-MSCs治疗显著改善了肝功能生物化学指标，如血清白蛋白、凝血酶原活性、胆碱酯酶和总胆红素水平。UC-MSCs组未观察到明显的不良反应或治疗相关并发症^［22］。该研究证实UC-MSCs治疗不仅耐受性好，而且能显著提高HBV相关失代偿期肝硬化患者的长期生存率和肝功能。因此，UC-MSCs治疗可能为该疾病提供一种新的治疗选择。

三、. 干细胞治疗终末期肝病潜在的作用机制及其他应用

临床前相关机制研究^［28-29］显示干细胞主要通过以下机制发挥作用：（1）分化成用于组织修复的肝样细胞；（2）调节免疫过程的各种效应细胞，包括自然杀伤细胞、库普弗细胞、巨噬细胞、树突状细胞、调节性T淋巴细胞、B淋巴细胞等发挥免疫调节的作用；（3）分泌多种治疗性细胞因子，如白细胞介素（IL）-10、IL-4、肝细胞生长因子、前列腺素E2等发挥调节作用。

近年来，MSCs来源的外泌体作为无细胞治疗途径的重要性越来越受到重视，外泌体是细胞外囊泡的主要亚型，直径在40～150 nm之间。由于外泌体具有强大的肝保护作用，因此近年来被认为是肝衰竭的更合理的治疗选择^［30］。研究表明骨髓来源的MSCs的外泌体可以减少ACLF大鼠体外肝细胞氧化应激，促进肝脏再生^［31］。同时，MSCs的外泌体可通过激活自噬抑制肝细胞凋亡来缓解小鼠ACLF^［32］。与亲本细胞相比，外泌体具有更小、更简单、更易生产和储存、免疫原性低及无肿瘤形成风险等优势，但其也有一些缺点，如难获得大量和高纯度的外泌体，没有完整的操作规范等，因此限制了它们的广泛应用^［33］。

此外，干细胞还可通过自组织的方式形成的多种细胞类型组成的体外类器官模型，能够模拟天然器官的结构和功能^［34］。类器官比传统的二维细胞培养具有优势，可以显示接近生理的细胞组成和功能。与动物模型相比，类器官可以降低实验的复杂性，并且适用于实时成像技术。更重要的是，它可以用于研究人类发育和疾病的各个方面。体外培养的肝类器官在肝损伤的修复上也有多项应用^［35］。Takebe等^［36］报道，类器官移植到裸鼠体内后，可重建功能血管，挽救药物性肝损伤。Sampaziotis等^［37-38］在2021年报告了一项突破性的发现，将胆囊类器官注入人肝脏的肝内管，然后将其输送到肝内管的末端分支，处理后pH值和注入胆管的胆汁体积均升高，且注入的胆管未显示出胆管病变的迹象，这意味着类器官可以维持其功能并修复胆管损伤。未来的研究可以应用肝类器官来缓解胆道并发症，改善小体积综合征的肝功能，提高扩大标准供者的质量，扩大肝供者池，但离成熟的临床应用还有很长的路要走。

四、. 展望

干细胞治疗终末期肝病作为一种新兴的治疗手段，展现出了巨大的潜力，但在实际应用中仍有一系列问题亟待解决：（1）干细胞治疗仍缺乏临床标准化方案。干细胞在体外培养时需要特定的条件，且不同批次的细胞可能存在差异，这对治疗的一致性和可重复性构成挑战。同时临床试验中输注干细胞的疗效结局不一致，这可能与干细胞的类型、输注的时机、次数、数量、途径以及疗效的精确评估方法等有关，因此需要前期不断地摸索及开展大规模的临床试验研究，进一步提高治疗的可靠性并明确治疗方案；（2）干细胞的归巢和持续时间仍不清楚。干细胞通过不同途径移植到体内到达肝脏并发挥功能的效率有待提高，干细胞在体内存活时间几小时到几个月不等^［39-40］。如何稳定并延长干细胞在体内作用时间，是干细胞治疗相关研究方向。（3）干细胞治疗作用机制尚不明确。干细胞在体内的免疫作用机制复杂，治疗肝衰竭和失代偿肝硬化机制并不十分清楚，需要未来通过免疫学、组学、高通量、空间定位等技术在大样本临床队列中进一步研究。

尽管存在诸多挑战，干细胞治疗终末期肝病依然是一个充满前景和希望的研究领域，随着研究的进一步深入，干细胞治疗终末期肝病将迈入一个新纪元。

利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

引用本文：

潘月飞, 谢云波, 石磊, 等. 干细胞治疗终末期肝病的临床进展[J]. 中华肝脏病杂志, 2024, 32(12): 1060-1066. DOI: 10.3760/cma.j.cn501113-20241018-00548.

作者贡献声明

潘月飞、谢云波、石磊、施明、王福生：撰写文章

Funding Statement

基金项目：国家重点研发计划（2022YFC2304400）

Fund program: National Key Research and Development Program (2022YFC2304400)