2023年4月4日，世界衛(wèi)生組織發(fā)布一份新報(bào)告，許多人一生中都會(huì)受到不孕不育癥的影響。大約17.5%的成年人（全球約六分之一人口）患有不孕不育癥，這表明急需讓更多有需要的人獲得負(fù)擔(dān)得起的高質(zhì)量生育保健服務(wù)。

不孕不育癥大約有三分之一是由女性因素造成，女性和男性因素共同造成的情況約占三分之一。其他病例要么病因不明，要么是由男女雙方因素共同導(dǎo)致。

不孕癥通常是由遺傳因素或不健康的生活方式引起的，已經(jīng)成為全球關(guān)注的問題。

男性不育的主要原因包括精子發(fā)生障礙和精子質(zhì)量異常。而女性不孕原因主要是骨盆或腹股溝手術(shù)、卵泡發(fā)育障礙、排卵障礙、卵巢功能障礙、輸卵管受損或輸卵管阻塞等。

目前臍帶干細(xì)胞已成功用于I期臨床試驗(yàn)，以治療因?qū)m腔粘連導(dǎo)致的不孕癥(IUA)。試驗(yàn)期間未發(fā)現(xiàn)與治療相關(guān)的嚴(yán)重不良事件，部分受試者成功產(chǎn)下健康后代。

01干細(xì)胞治療在不孕癥中的應(yīng)用

由于干細(xì)胞具有許多顯著的特性，如多向分化、血管生成、免疫調(diào)節(jié)和旁分泌刺激，干細(xì)胞已成為治療不孕癥的一種有前途的選擇。

干細(xì)胞在各種生殖疾病中的潛在應(yīng)用。難治性不孕疾病，如非梗阻性無(wú)精子癥(NOA)、少精子癥、弱精子癥、嚴(yán)重畸形精子癥，以及女性卵巢早衰(POF)、多囊卵巢綜合征(PCOS)、宮腔粘連(IUA)、子宮內(nèi)膜薄等，給醫(yī)患雙方帶來(lái)極大困擾。干細(xì)胞的多能性、自我更新和組織修復(fù)特性被認(rèn)為是治療男女不育癥的巨大前景，已被用于各種不孕癥的研究和治療。

干細(xì)胞修復(fù)生殖功能障礙的機(jī)制包括：

干細(xì)胞由趨化因子引導(dǎo)遷移到損傷生殖組織，然后分化整合為體細(xì)胞，這些細(xì)胞，特別是顆粒細(xì)胞，參與卵泡發(fā)育和調(diào)節(jié)卵巢生理，包括排卵和黃體退化。

干細(xì)胞也通過產(chǎn)生旁分泌因子幫助改善受損的微環(huán)境。

干細(xì)胞還通過分泌抗炎因子或增加Treg細(xì)胞群的數(shù)量來(lái)恢復(fù)內(nèi)分泌功能，從而導(dǎo)致免疫抑制。

成體干細(xì)胞分離自多種組織，包括骨髓、脂肪組織、臍帶膠質(zhì)、臍帶血、人羊水和外周血。目前的研究認(rèn)為，這些干細(xì)胞可以拯救原因不明的不孕癥。MSCs是最常見的成體干細(xì)胞，迄今為止在人類干細(xì)胞中具有最高的多譜系分化潛能。來(lái)自骨髓、羊水、胚胎、iPSCs、精原細(xì)胞和卵母細(xì)胞的干細(xì)胞都可以被重新編程以產(chǎn)生生殖細(xì)胞。組織特異性常駐干細(xì)胞是再生配子的來(lái)源，這些都有助于生殖醫(yī)學(xué)的未來(lái)研究。下面我們分類敘述：

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞??

從已完成和正在進(jìn)行的臨床研究中獲得的結(jié)果表明，基于MSCs的療法在治療退行性疾病、自身免疫性疾病和遺傳性疾病中具有巨大的治療潛力。

骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞是貼壁和異質(zhì)的成纖維細(xì)胞，可能參與血管生成、免疫調(diào)節(jié)和配子再生。

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植可通過抗炎、抗氧化和抗凋亡過程改善PCOS小鼠的卵泡發(fā)育。有研究報(bào)道，BMSC來(lái)源的外泌體攜帶的miR-644-5p通過靶向細(xì)胞的p53來(lái)抑制卵巢顆粒細(xì)胞的凋亡，從而治療POF并恢復(fù)卵巢功能。

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞還通過抑制顆粒細(xì)胞凋亡和促進(jìn)殘留卵巢細(xì)胞增殖活性發(fā)揮作用。Al-Hendy研究團(tuán)隊(duì)證明MSCs可以恢復(fù)卵泡成熟和類固醇激素的產(chǎn)生，這可以揭示治療女性不孕癥的信號(hào)通路。

一項(xiàng)研究調(diào)查了BMSCs聯(lián)合激素替代療法治療子宮內(nèi)膜萎縮患者，5例子宮內(nèi)膜異位癥患者中，4例子宮內(nèi)膜厚度從4.2mm(2.7-5)增加到5.7mm(5-12)，1例順利分娩。

在白消安誘導(dǎo)的無(wú)精子癥模型中，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞顯示出轉(zhuǎn)分化為生精樣細(xì)胞和增強(qiáng)內(nèi)源性生育力恢復(fù)的潛能。

因此，骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞通過改善受損組織或形成生殖細(xì)胞，成為男性和女性不孕癥的治療選擇。

脂肪干細(xì)胞??

ADSCs已被用于解決不育動(dòng)物模型中的生殖問題。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)ADSCs可以分化為子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞，從而修復(fù)受損的子宮內(nèi)膜在活生物體內(nèi)。此外，研究還表明，自體ADSC線粒體可以促進(jìn)老年小鼠的卵母細(xì)胞質(zhì)量、胚胎發(fā)育和生育力，這可能是治療老年婦女生育力降低或不孕的有前途的策略。

南京鼓樓醫(yī)院胡婭莉主任將綠色熒光蛋白(GFP)-ADSCs與膠原支架結(jié)合，作為可降解的生物材料注射到卵巢中。GFP信號(hào)主要在卵巢間質(zhì)細(xì)胞中觀察到，并且在有膠原蛋白的情況下比沒有膠原蛋白的情況下保留更長(zhǎng)時(shí)間。在這項(xiàng)研究中，ADSCs和膠原的組合微環(huán)境在卵巢中聚集，這提高了雌二醇水平，增加了有腔卵泡的數(shù)量和大小。

此外，ADSCs可以產(chǎn)生大量的外泌體。研究表明，從修飾的ADSCs中收集的外體miR-323-3p可以促進(jìn)PCOS卵丘細(xì)胞(CCs)的細(xì)胞增殖并抑制其凋亡。

ADSCs還可以通過幾種處理方法分化為原始生殖細(xì)胞(PGC)樣細(xì)胞。整合素-β3-TGF-β和MAPK通路的激活可能參與了間充質(zhì)干細(xì)胞向生殖樣細(xì)胞的分化。

Erdal等人報(bào)道，在無(wú)精子癥的大鼠模型中，將ADSCs注射到生精小管后，精子發(fā)生完全恢復(fù)，并且連續(xù)幾代繼續(xù)具有正常的精子發(fā)生。ADSCs在睪丸中啟動(dòng)精子發(fā)生并分化為精原干細(xì)胞(SSC)。在維甲酸和睪酮治療期間，ADMSCs刺激了雄性生殖樣細(xì)胞的產(chǎn)生(MGLC)。

臍帶干細(xì)胞??

臍帶是一個(gè)有前途的間充質(zhì)干細(xì)胞庫(kù)。

UCMSCs是具有長(zhǎng)期自我更新能力的原始干細(xì)胞子集。

大量研究報(bào)道，人體UCMSC療法可以挽救受損組織的結(jié)構(gòu)和功能。潛在的機(jī)制之一被認(rèn)為是旁分泌細(xì)胞因子的激活。研究證實(shí)，用人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞治療后，衰老小鼠的卵巢功能明顯改善。

另一組研究人員觀察到，UCMSCs在睪丸中存活了至少120天。他們將UCMSCs移植到生殖細(xì)胞缺陷小鼠的小管中，并觀察到它們表現(xiàn)出與精子相似的特征。

一項(xiàng)I期臨床試驗(yàn)招募了26名符合治療標(biāo)準(zhǔn)的IUA患者，并在30個(gè)月的隨訪期內(nèi)評(píng)估了將UCSC/膠原支架移植到子宮腔后的臨床特征。報(bào)告說，20名患者的子宮腔得到改善，沒有手術(shù)并發(fā)癥，8名患者成功分娩。

這些研究表明，臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞在治療不孕癥方面具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。

人羊水干細(xì)胞??

人類懷孕一般分為3個(gè)階段，每個(gè)階段的羊水中含有不同類型的細(xì)胞。妊娠中期和第三期(足月)的羊水干細(xì)胞具有較高的分化潛能。

在用人AFSCs治療不育小鼠的研究中，觀察到含有生殖細(xì)胞成熟因子混合物的培養(yǎng)基可以將來(lái)自hAFSCs的胚胎體誘導(dǎo)成生殖樣細(xì)胞，顯示減數(shù)分裂生殖細(xì)胞標(biāo)記Blimp1、Stella、Dazl、Vasa、Stra8、Scp3和c-Mos水平升高，但干細(xì)胞標(biāo)記Oct4和Nanog水平降低。

將hAFSCs移植到化學(xué)損傷小鼠的卵巢，結(jié)果在治療后2個(gè)月，AMH（卵巢中的卵子儲(chǔ)備）恢復(fù)到正常水平。證明可以通過維持健康的卵泡和防止卵泡閉鎖來(lái)挽救生殖能力，但它們不能分化為生殖細(xì)胞。

未來(lái)需要對(duì)臨床指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試，以確定其功效。

胚胎干細(xì)胞??

胚胎干細(xì)胞已被發(fā)展為一種新的臨床策略，然而，免疫障礙、副作用以及倫理問題通常限制了ESCs移植技術(shù)的發(fā)展和使用。

研究證明，人類胚胎干細(xì)胞可以成功分化為精原干細(xì)胞。

另外有研究發(fā)現(xiàn)小鼠胚胎干細(xì)胞在培養(yǎng)時(shí)可以發(fā)育成卵母細(xì)胞樣細(xì)胞。這些卵母細(xì)胞經(jīng)歷減數(shù)分裂的第一階段，發(fā)育成類似胚胎細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。

Liu等報(bào)道了來(lái)源于胚胎干細(xì)胞的細(xì)胞外囊泡能夠通過調(diào)節(jié)PI3K/AKT信號(hào)通路來(lái)改善卵巢早衰患者的卵巢功能。

ESCs在生殖領(lǐng)域的這些應(yīng)用有利于生育治療的研究，有助于分析生殖細(xì)胞和體細(xì)胞的相互作用和分化。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞??

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)最初來(lái)源于小鼠胚胎或成人成纖維細(xì)胞，通過轉(zhuǎn)基因獲得了類似ESC的特性，并具有三個(gè)胚層分化能力。

Renee等人指出，與人胚胎干細(xì)胞相比，成人和胎兒體細(xì)胞來(lái)源的iPSC細(xì)胞系在人精子細(xì)胞中具有顯著增加的生殖細(xì)胞特異性標(biāo)記VASA的表達(dá)。

Yang等報(bào)道iPSC來(lái)源的雄性生殖細(xì)胞實(shí)現(xiàn)了與生精小管的整合。

據(jù)報(bào)道，有研究者從無(wú)精子癥患者的外周血單核細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)為iPSCs；另外卵巢早衰患者的特定iPSCs能成功表達(dá)女性生殖細(xì)胞標(biāo)記物，同時(shí)患者特異性iPSCs實(shí)現(xiàn)了分化為三胚層的能力。這為修復(fù)復(fù)雜染色體重排患者的精子發(fā)生和卵子發(fā)生提供了一種潛在的方法。

精原干細(xì)胞??

SSCs是一種多能干細(xì)胞，在男性的整個(gè)生殖生命周期中維持生精小管中的精子發(fā)生。然而，在損傷后的再生過程中，單個(gè)精原細(xì)胞群體的命運(yùn)發(fā)生了顯著變化。

研究表明，移植具有特定因子如LIF、FGF、EGF和GDNF的支持細(xì)胞可以在無(wú)精子癥患者中恢復(fù)SSCs的增殖。因此，在未成熟的睪丸組織中，移植的SSCs和原始微環(huán)境之間的相互作用有利于長(zhǎng)期的自我更新和完整的精子發(fā)生。

Kyle等人通過超聲引導(dǎo)將自體和異體SSCs植入接受白消安化療的獼猴體內(nèi)。結(jié)果顯示，移植供體SSCs的同種異體受體成功產(chǎn)生功能性精子并發(fā)育成胚胎，并經(jīng)IVF和ICSI證實(shí)。

進(jìn)一步的臨床研究旨在將精原干細(xì)胞自體移植技術(shù)應(yīng)用于人類，特別是因放療或化療引起的不育癥的青春期男性。

卵巢干細(xì)胞??

傳統(tǒng)根深蒂固的生殖生物學(xué)教條認(rèn)為，由于卵母細(xì)胞儲(chǔ)備固定，卵母細(xì)胞的生成從出生時(shí)就停止了，最近的幾項(xiàng)研究對(duì)此提出了質(zhì)疑。

Joshua等人將帶有GFP的卵巢干細(xì)胞被移植到不育小鼠的卵巢中。移植的細(xì)胞經(jīng)歷了卵子發(fā)生，小鼠產(chǎn)生了正常的GFP標(biāo)記的后代。

另外Jonathan等人從供體卵巢中分離出具有有絲分裂活性的卵原干細(xì)胞(OSCs)，轉(zhuǎn)移人類卵巢組織（體外）中以及小鼠體內(nèi)，都表現(xiàn)出可辨別的卵泡。

盡管以上結(jié)果在理論上暗示了異體卵巢干細(xì)胞在治療年齡相關(guān)的不孕、醫(yī)源性POF等問題上的潛在和顯著的進(jìn)步，但它們的適用性仍有爭(zhēng)議。

子宮內(nèi)膜祖細(xì)胞??

人類子宮內(nèi)膜每月都會(huì)再生，這可能是由子宮內(nèi)膜干細(xì)胞/祖細(xì)胞介導(dǎo)的。

干細(xì)胞/祖細(xì)胞存在于子宮內(nèi)膜的假說在幾年前就被提出，但直到2004年才發(fā)表了第一個(gè)功能證據(jù)。

已經(jīng)鑒定了幾種類型的干/祖細(xì)胞:CD140b + CD146 +或SUSD2 +子宮內(nèi)膜間質(zhì)干細(xì)胞(eMSCs)、N-鈣粘蛋白+子宮內(nèi)膜上皮祖細(xì)胞(eEPs)和側(cè)細(xì)胞(SP)，它們是主要由內(nèi)皮細(xì)胞組成的異質(zhì)細(xì)胞。

Park等人證明子宮內(nèi)膜干細(xì)胞在子宮內(nèi)膜切除動(dòng)物模型中的分化和遷移能力以及隨后的治療效果，合理刺激局部子宮內(nèi)膜干細(xì)胞可能在調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜厚度中起重要作用。子宮內(nèi)膜干細(xì)胞有望成為促進(jìn)胚胎成功植入和改善妊娠結(jié)局的重要干預(yù)策略。

02臨床試驗(yàn)

干細(xì)胞治療不孕不育的多個(gè)臨床試驗(yàn)已經(jīng)完成或正在進(jìn)行中。

在這些臨床試驗(yàn)中，有17項(xiàng)與干細(xì)胞作為治療卵巢早衰相關(guān)，10項(xiàng)與干細(xì)胞治療無(wú)精子癥相關(guān)。

我們重點(diǎn)關(guān)注了一下國(guó)內(nèi)的臨床研究項(xiàng)目，這其中就包括南京鼓樓醫(yī)院三項(xiàng)臨床研究，包括負(fù)載自體骨髓干細(xì)胞的膠原支架治療不孕癥、負(fù)載臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞的膠原支架治療不孕癥、負(fù)載臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞的膠原支架治療子宮內(nèi)膜薄或有瘢痕的不孕婦女的療效和安全性，南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院的人羊膜間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療卵巢儲(chǔ)備功能減退婦女的安全性和有效性評(píng)估，重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院的羊膜上皮細(xì)胞治療卵巢早衰等等。

03結(jié)論和未來(lái)展望

不孕癥給希望成為父母的夫婦帶來(lái)了巨大的精神壓力。

因此，早期干預(yù)對(duì)這樣的夫婦非常有益。隨著計(jì)劃生育年齡的增加，不孕不育的發(fā)生率也在增加。不孕癥可能是由女性和男性或兩者結(jié)合的多種因素造成的。雖然在大多數(shù)情況下，單獨(dú)使用誘導(dǎo)排卵藥物或與人工授精聯(lián)合使用可能有助于解決病因。

然而，一些令人沮喪的情況如無(wú)精子癥和卵巢功能不全可能需要精子/卵子捐贈(zèng)和輔助生殖技術(shù)，雖然先進(jìn)的技術(shù)可以解決幾乎80%的問題，然而還有相當(dāng)多的夫婦即使在輔助生殖治療后也不能懷孕。

在這種情況下，干細(xì)胞療法可以為希望擁有自己基因相關(guān)后代的夫婦帶來(lái)希望。

人們正在對(duì)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)和間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)行廣泛的研究，iPSCs幾乎沒有倫理問題，可以提供針對(duì)特定人的單倍體配子，間充質(zhì)干細(xì)胞具有最小的倫理顧慮，并來(lái)源于各種容易獲得的資源，如骨髓、脂肪組織、月經(jīng)血、羊膜、羊水和胎盤，因其在生殖醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用而越來(lái)越受歡迎。

未來(lái)人類還需要越來(lái)越多的大規(guī)模臨床試驗(yàn)以獲得基于干細(xì)胞治療在人類生殖領(lǐng)域的安全性和有效性的證據(jù)。

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