年，在加拿大安大略癌症研究所，几只接受辐射后长期存活的小鼠引起了ErnestA.McCulloch与JamesE.Till两位科学家的注意。巧合的是，这几只小鼠都接受过骨髓移植。他们公布了这一发现，从此拉开了干细胞研究的序幕。之后，从利用骨髓移植治疗白血病，到克隆羊多莉的诞生，再到年诺贝尔生理学或医学奖被授予人诱导多能干细胞（humaninducedpluripotentstemcell,HiPSC）发现者山中弥申，人类对干细胞的研究不断推进。如今，科学家将研究拓展到了用干细胞培养人体组织和器官，以及治疗各种疾病。在近日发布于顶级科学杂志《自然》子刊的一项临床研究中，医生成功用人脐带间充质干细胞治愈了一名患有一种心肺系统绝症的3岁女童，创造了干细胞研究领域的又一里程碑。
5次注射后，3岁绝症女童痊愈
干细胞，指的是能无限增殖、分化成不同机体组织、器官和祖细胞的一类细胞。生物医学界对这种神奇细胞的探索从未停止，如今这一领域有了新的重大成果——在发表于《自然-心血管研究》（NatureCardiovascularResearch）的一项研究中，科学家成功用人脐带间充质干细胞，治愈了一名患有重度肺动脉高压的3岁女童。
肺动脉高压（PAH），顾名思义，指肺动脉压力升高，目前临床上的确诊“金标准”是海平面及静息状态下右心导管测量所得平均肺动脉压≥25mmHg。肺动脉高压可以是原发性疾病，也可能是其他心肺疾病的并发症，最终将导致心脏衰竭，以及心律失常、休克、消化道出血等并发症。目前肺动脉高压的临床治疗方法主要是对症支持，如给予血管扩张药、抗凝血剂、氧疗等，包括肺移植。
遗憾的是，以上对症支持手段只能缓解症状，无法根治，而肺移植患者的总体五年生存率为50%-60%。以现有的医学手段，肺动脉高压仍是“无解”的绝症。
现有研究指出，骨形态发生蛋白受体2(BMPR2)、激活素A受体样激酶1(ACVRL1)内皮糖蛋白（ENG）的基因突变与遗传性肺动脉高压（HPAH）和特发性肺动脉高压（IPAH）密切相关，这类基因突变也发生在遗传性出血性毛细血管扩张症（HHT）中，这同样是一种只能对症治疗的疾病。携带ACVRL1基因突变的肺动脉高压患者特别年轻，通常疾病进展迅速，且预后（根据经验预测的疾病发展情况）较差。而本研究治疗的3岁女童，正患有由ACVLR1基因突变引发的遗传性肺动脉高压（HPAH）和遗传性出血性毛细血管扩张症（HHT）II型。
治疗始于三年前，当时患者两次晕厥后进入病危状态，伴无热惊厥，世界卫生组织（WHO）心功能评级4级（心衰最严重级别，指患者在静息状态下也有明显的呼吸困难、乏力等症状），6分钟步行距离仅为m（＜m为严重心衰），超声心动图检查显示右心室收缩功能严重受损，肺动脉收缩压和舒张压分别达mmHg和57mmHg。此外，患者伴有窦性心动过速、右心房扩张、右心室肥大等症状，且反复鼻出血。
被诊断为重度遗传性肺动脉高压后，患者开始接受西地那非和波生坦联合口服治疗。西地那非是一种常用降压药，波生坦是一种针对肺动脉高压的血管扩张剂，能够有效阻止患者状况恶化，但可能造成肝损伤。转至汉诺威医学院后，临床医生增加了马西替坦和螺内酯，使患者状况改善，WHO心功能评级上升到3级。但心功能和肺动脉压相关指标仍然显示患者预后危重，因此临床医生在同意“同情用药”（为挽救重症患者，使用尚未在临床试验中到达最终效果、有效性和安全性未知的药物或疗法）的基础上，对患者使用了人脐带间充质干细胞（HUCMSC）衍生疗法。
医生从患者弟弟的脐带中分离出间充质干细胞，收集条件培养基（细胞培养后的上清液，内含细胞分泌的活性物质），并通过肺动脉导管和中心静脉导管注入患者体内。整个治疗过程中，患者没有使用任何抗生素、抗过敏药或抗炎药。
注射一共5次，在6个月内完成，而奇迹般的效果在第3个月就开始显现——注射人脐带间充质干细胞前的整整12个月内，患者的身高和体重基本没有任何增长，但首次注射3个月后，患者身高增加了10cm，WHO心功能评级改善为1级（心功能正常），6分钟步行距离上升到了m（＞m为心肺功能正常）。
研究团队说，这名女孩现在6岁，“身体很好，运动能力没有任何限制。”
发挥疗效的是哪种物质？
用于注射的上清液成分复杂，研究者想要探究，究竟是哪种物质发挥了如此神奇的疗效？
研究团队通过蛋白质组学分析发现，人脐带间充质干细胞内差异富集的蛋白质可以调节几个关键通路，起到如下作用：（1）减少心脏纤维化和心肌肥大，抑制血管平滑肌细胞的增殖和肺血管的重塑，减轻炎症和心脏脂毒性（脂质代谢紊乱导致甘油三酯沉积，损伤组织），（2）增强心脏发育(cardiogenesis)、血管稳态、细胞的再生能力、线粒体功能和细胞自噬能力（受损或不完整线粒体自我降解，有助于维持内环境稳态）。
研究团队还发现，治疗降低了该患者体内一种与血管内皮纤维化、血管损伤和炎症有关的血浆标志物——NEDD9。此前研究显示，NEDD9在成人肺动脉高压患者中增加1.8倍，且和右心室射血分数、运动能力等预后指标呈负相关。
那么，究竟是哪种物质起到了疗效？前列腺素E2（PGE2）引起了研究团队的注意。这种物质具有促进宫缩的作用，因此目前临床上用于帮助引产或流产。有研究指出，前列腺素E2的信号传导可以刺激干细胞修复受损组织，增强线粒体功能和细胞自噬，并抑制干扰素γ（IFN-γ）和转化生长因子-β（TGF-β）的信号通路（这些信号通路在肺动脉高压中得到增强）。
干扰素γ晶体结构线状图图源：维基百科鉴于人脐带间充质干细胞中前列腺素E2含量极高，且存在三种诱导前列腺素E2合成的酶，研究者提出，PGE2可能是产生疗效的主要成分，具有扩张血管和促进某些多环芳烃物质合成的功效。
但是，人体内的前列腺素E2会被15-前列腺素脱氢酶（15-PGDH）降解。值得注意的是，目前15-前列腺素脱氢酶的抑制剂（SW）已研发成功，正处于临床试验中。
神奇疗法能否得到推广？
实际上，之前也有研究证实，间充质干细胞对肺部疾病，包括新生儿支气管和肺部发育不良、特发性肺纤维化都具有显著疗效。那么，这种疗法能否在临床上得到推广，造福更多患者？
这个问题要从间充质干细胞（MSCs）的作用机制说起。准确地说，产生疗效的物质并非来自间充质干细胞本身，而是来自于这种细胞分泌的外囊泡（EV）。此前就有研究发现，来自骨髓的间充质干细胞外囊泡（MSC-EV）可以在几天之内逆转肺动脉高压病情。还有研究指出，在体外使用间充质干细胞外囊泡处理的巨噬细胞或单核细胞的过继转移（通过注射免疫细胞或免疫分子，将免疫功能“过继”给未被免疫的个体）可以预防肺部损伤。
然而，这些研究都局限于临床层面，尚未阐明间充质干细胞外囊泡发挥作用的分子机制。简言之，目前医学界只知道它有效，但还不知道它为什么有效。关于其作用机制的推断层出不穷，有研究者认为与线粒体有关，有些则认为与信使核糖核酸(mRNA)有关，但这些观点都遭到过质疑或被推翻。[2]
还有研究指出，间充质干细胞外囊泡（MSC-EVs）在改善多种疾病方面的有效性和囊泡制剂固有的异质性，意味着在不同的情况下，外囊泡的分子作用机制可能不尽相同。现有的研究甚至无法弄清楚，为什么间充质干细胞会分泌出外囊泡？
本研究团队也在论文中指出，由于临床前试验中使用的外囊泡定义不明确，难以在相关研究间进行比较，也难以在临床上使用《药品生产质量管理规范》（GMP）认证的疗法。
尽管如此，间充质干细胞衍生疗法依然充满前景，本次治疗的成功就是一个里程碑事件。未来医学界将在这个领域开展更多研究，为相关疗法和药物的开发铺平道路。
参考文献
[1]Hansmann,G.,Chouvarine,P.,Diekmann,F.etal.Humanumbilicalcordmesenchymalstemcell-derivedtreatmentofseverepulmonaryarterialhypertension.NatCardiovascRes1,–().
[2]MitsialisSA.TheUnsettlingAmbiguityofTherapeuticExtracellularVesiclesfromMesenchymalStromalCells.AmJRespirCellMolBiol.May;62(5):-.
（黄思宇）