細(xì)胞療法是新生兒疾病治療的新興焦點(diǎn)，已在多項(xiàng)基礎(chǔ)和臨床研究中發(fā)現(xiàn)了其對新生兒呼吸、神經(jīng)和心臟的益處。

其中最具吸引力的是臍帶血和臍帶衍生細(xì)胞療法對新生兒疾病的預(yù)防性或再生性治療。首先它們是一種不可再生資源，可以在出生時(shí)收集并用作治療，其次臍帶血和臍帶來源細(xì)胞包含多種多樣的干細(xì)胞和祖細(xì)胞，這些細(xì)胞表現(xiàn)出多種旁分泌作用，可以減輕多個(gè)器官系統(tǒng)中的破壞性炎癥、免疫、氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡。

在過去的十年中，多項(xiàng)已發(fā)表臨床研究結(jié)果探索了臍帶血和臍帶來源細(xì)胞作為新生兒疾病治療的用途。

01臍帶血和臍帶衍生細(xì)胞療法

人類自從1988年首次用臍帶血造血干細(xì)胞移植進(jìn)行范可尼貧血癥的治療以來，臍帶血一直被用作干細(xì)胞和祖細(xì)胞最豐富的來源之一，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于血液惡性腫瘤和其他需要干細(xì)胞移植的疾病的治療。

隨著研究的深入，臍帶血和臍帶衍生細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)和神經(jīng)保護(hù)作用成為多項(xiàng)新病種臨床試驗(yàn)中的理論支撐和實(shí)踐指導(dǎo)。

臍帶血可以在嬰兒出生時(shí)采集，足月嬰兒平均可以采集到81毫升，提供3.89-15.68×108個(gè)有核細(xì)胞數(shù)。即使在早產(chǎn)兒中，也有科學(xué)證據(jù)表明可以收集足夠量的臍帶血用于細(xì)胞治療。

臍帶血單個(gè)核細(xì)胞包含多種成熟和干/祖細(xì)胞，其已被證明具有多種分化潛能。這些群體包括造血干細(xì)胞(HSCs)、間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞(MSCs)、內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPC)、T細(xì)胞、自然殺傷(NK)細(xì)胞、樹突細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、單核細(xì)胞衍生的抑制細(xì)胞(MDSCs)和非限制性體細(xì)胞干細(xì)胞(USSCs)。

臍帶血和臍帶衍生細(xì)胞還具有多種有益的旁分泌作用。譬如臍帶血單個(gè)核細(xì)胞(UCB-MNCs)就分泌大量細(xì)胞因子和生長因子，如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和抗炎細(xì)胞因子如IL-10；臍帶血來源的造血干細(xì)胞通過促進(jìn)血管生成而改善缺血性損傷后的神經(jīng)發(fā)生；臍帶和臍血來源的間充質(zhì)干細(xì)胞還分泌IL-10、VEGF以及腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子，它們通過抑制腦部炎癥和促進(jìn)血管生成，在發(fā)育、神經(jīng)保護(hù)和再生中發(fā)揮重要作用；內(nèi)皮祖細(xì)胞EPCs還具有介導(dǎo)新血管形成過程的能力。

下圖就顯示了臍帶血和臍帶衍生細(xì)胞在多種新生兒疾病中的應(yīng)用及帶來的臨床獲益，接下來我們分類進(jìn)行闡述。

02干細(xì)胞移植治療支氣管肺發(fā)育不良

支氣管肺發(fā)育不良(BPD)是一種主要的新生兒疾病，主要發(fā)生在極早產(chǎn)兒(出生< 32周)，影響了這其中高達(dá)60%的嬰兒。

支氣管肺發(fā)育不良是由新生兒產(chǎn)前多種因素的復(fù)雜相互作用引起的，導(dǎo)致炎癥和正常肺發(fā)育的停滯。

支氣管肺發(fā)育不良背后的病理生理學(xué)基礎(chǔ)——炎癥和血管生成，使其成為臍帶血和臍帶衍生細(xì)胞療法的重要靶點(diǎn)。

有3項(xiàng)已發(fā)表的試驗(yàn)對支氣管肺發(fā)育不良新生兒進(jìn)行了臍血間充質(zhì)干細(xì)胞治療，另有1項(xiàng)試驗(yàn)使用臍血單個(gè)核細(xì)胞。

• 2014年，韓國Won Soon Park小組全球首次對9例極早產(chǎn)胎兒進(jìn)行臍帶血間充質(zhì)干細(xì)胞移植，這是一項(xiàng)開放式I期劑量遞增研究，細(xì)胞通過氣管內(nèi)途徑移植，劑量為1或2×107，結(jié)果證實(shí)安全性良好，與基線及移植后第3天相比，第7天氣管吸出物中白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-8、基質(zhì)金屬蛋白酶-9、腫瘤壞死因子α和轉(zhuǎn)化生長因子β1的水平顯著降低。

• 美國Steven B Powell等人在另一項(xiàng)開放式I期劑量遞增研究中對12名極早產(chǎn)兒(小于28周，出生時(shí)體重小于1000 g天)重復(fù)了這一方法，也表明在出生后5-14天施用相同細(xì)胞類型(臍帶血間充質(zhì)干細(xì)胞)沒有嚴(yán)重的副作用。

• 韓國Won Soon Park小組在2021年又對支氣管發(fā)育不良進(jìn)行了臍帶血間充質(zhì)干細(xì)胞的2期隨機(jī)臨床試驗(yàn)，33名極早產(chǎn)兒接受細(xì)胞氣管給藥，雖然在主要轉(zhuǎn)歸方面兩組之間沒有發(fā)現(xiàn)顯著差異，但根據(jù)亞組分析，在23-24周的極重度早產(chǎn)兒中重度支氣管發(fā)育不良顯著減少(治療組為19%，而對照組高達(dá)53%)。

• 2020年，廣東省婦幼保健院新生兒科主任楊杰領(lǐng)銜的一項(xiàng)研究中，對15名早產(chǎn)兒(平均胎齡31周)靜脈注射了臍血單個(gè)核細(xì)胞，這是一項(xiàng)開放標(biāo)記的I期安慰劑對照試驗(yàn)，劑量為5×107，研究發(fā)現(xiàn)臍血單個(gè)核干細(xì)胞輸注可有效縮短極早產(chǎn)兒的呼吸支持持續(xù)時(shí)間。

上述臨床研究證明了氣管內(nèi)臍帶血間充質(zhì)干細(xì)胞和靜脈內(nèi)臍帶血單個(gè)核細(xì)胞療法在小規(guī)模早產(chǎn)兒隊(duì)列中的安全性和可行性，這些早期療效信號(hào)令人鼓舞，目前還有8項(xiàng)深入研究正在進(jìn)行中，包括一項(xiàng)更大的2期隨機(jī)臨床試驗(yàn)(NCT03392467)。

03臍血單個(gè)核細(xì)胞治療先天性心臟病

先天性心臟病(CHD)的發(fā)病率約占出生活嬰兒的0.7-0.8％，雖然存活率在過去50年中有所提高，但每年仍有超過25萬名兒童死于先天性心臟病。

先天性心臟病是指在胚胎發(fā)育時(shí)期，由于心臟及大血管的形成障礙或者發(fā)育異常，而引起的解剖結(jié)構(gòu)異?；蛘叱錾髴?yīng)自動(dòng)關(guān)閉的通道未能閉合的情形，最終導(dǎo)致心力衰竭和死亡。最嚴(yán)重的病變包括單心室病變，如左心發(fā)育不全綜合征，其中嬰兒即使進(jìn)行分期手術(shù)修復(fù)也有心力衰竭和死亡的風(fēng)險(xiǎn)。

因?yàn)槟殠а?xì)胞可以起到支持已經(jīng)勞損的心肌作用，因此先天性心臟病是臍帶血細(xì)胞療法的疾病靶標(biāo)。

2019年，美國Burkhart等人發(fā)表了一項(xiàng)針對左心發(fā)育不全綜合征嬰兒的1期開放式臨床試驗(yàn)，7名嬰兒接受自體臍帶血單個(gè)核細(xì)胞治療并完成6個(gè)月隨訪，與17名對照組嬰兒相比，接受治療的嬰兒在體重、右心室面積分?jǐn)?shù)變化和射血分?jǐn)?shù)方面有顯著改善。

支持臍帶血療法改善先天性心臟病的機(jī)制可能與細(xì)胞分泌生長因子如VEGF刺激血管生長和組織再生有關(guān)。

進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中，以驗(yàn)證臍帶血細(xì)胞療法對先天性心臟病嬰兒的療效，目前有3個(gè)臨床試驗(yàn)在進(jìn)行招募(NCT03431480、NCT03558269、NCT03779711)。

04干細(xì)胞用于圍產(chǎn)期腦損傷

新生兒腦損傷的預(yù)防和治療是臍帶血和臍帶衍生細(xì)胞療法的一個(gè)重要領(lǐng)域，重點(diǎn)是缺氧缺血性腦病(HIE)和早產(chǎn)兒腦白質(zhì)損傷（preterm white ?matter ?injury），這幾乎占已注冊的正在進(jìn)行的試驗(yàn)的一半，如下圖紅圈部分。

缺氧缺血性腦病原因是圍產(chǎn)期時(shí)大腦缺氧，這導(dǎo)致因能量衰竭引起的細(xì)胞壞死，以及興奮性毒性、氧化應(yīng)激和炎癥后的神經(jīng)細(xì)胞凋亡。

對缺氧缺血性腦病唯一有效的干預(yù)是亞低溫治療。在一項(xiàng)臨床試驗(yàn)的系統(tǒng)綜述中，亞低溫治療降低了患有缺氧缺血性腦病的足月兒死亡率，但是幸存者中神經(jīng)發(fā)育障礙的發(fā)生率仍然很高，這推動(dòng)了對進(jìn)一步神經(jīng)保護(hù)干預(yù)的需求。

另外早產(chǎn)兒腦損傷，包括腦室內(nèi)出血(IVH)、腦室周圍白質(zhì)軟化(PVL)和早產(chǎn)兒腦白質(zhì)損傷，仍然是早產(chǎn)幸存者終身神經(jīng)殘疾的主要原因，目前沒有有效的治療方法。

美國杜克大學(xué)Joanne Kurtzberg團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一項(xiàng)自體臍帶血單個(gè)核細(xì)胞的開放性I期臨床試驗(yàn)，共有23名缺氧缺血性腦病的足月兒入組，12個(gè)月的隨訪沒有嚴(yán)重的不良事件，有74%的細(xì)胞治療者在3個(gè)領(lǐng)域的Bayley-III評分>85，低溫對照組僅有41%，可見細(xì)胞治療的初步療效。

日本的Shintaku團(tuán)隊(duì)等人重復(fù)了一個(gè)類似的方案，應(yīng)用三個(gè)不同劑量的自體臍帶血單個(gè)核細(xì)胞對缺氧缺血性腦病足月兒進(jìn)行靜脈注射，沒有報(bào)告嚴(yán)重的不良事件，6個(gè)嬰兒在18個(gè)月時(shí)都存活，在18個(gè)月大時(shí)，4名嬰兒的神經(jīng)功能發(fā)育正常，沒有任何損傷，只有2名嬰兒出現(xiàn)腦癱延遲發(fā)育。這項(xiàng)研究表明，自體臍血單個(gè)核細(xì)胞療法是可行和安全的。

第三項(xiàng)研究是在新加坡，研究人員對兩名缺氧缺血性腦病足月兒進(jìn)行自體臍帶血單個(gè)核細(xì)胞注射，劑量為6×106細(xì)胞/千克，無嚴(yán)重不良反應(yīng)報(bào)告。

使用臍帶血和臍帶衍生細(xì)胞療法治療腦室內(nèi)出血和先天性腦積水的研究也已發(fā)表。

韓國Won Soon Park團(tuán)隊(duì)(和上文治療支氣管發(fā)育不良是一個(gè)團(tuán)隊(duì)）在9名患有腦室內(nèi)出血的極早產(chǎn)兒中進(jìn)行了一項(xiàng)開放式I期劑量遞增研究。他們以5×106/kg和1×107/kg的劑量通過腦室注射給予同種異體人臍血間充質(zhì)干細(xì)胞，該研究證實(shí)異體臍血間充質(zhì)干細(xì)胞安全性和耐受性良好，但因?yàn)闆]有匹配的對照組，無法進(jìn)一步對療效進(jìn)行評估。

美國杜克大學(xué)Joanne Kurtzberg團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一項(xiàng)開放式1期自體臍帶血單個(gè)核細(xì)胞治療先天性腦積水的試驗(yàn)。在2006年10月至2014年8月，76例先天性腦積水患者總共接受了143次自體臍帶血輸注，大多數(shù)嬰兒接受了重復(fù)輸注，包括兩次(n = 45)、三次(n = 18)或四次(n = 4)輸注，沒有輸注相關(guān)的不良事件。

臨床前動(dòng)物數(shù)據(jù)已經(jīng)闡明了臍帶血和臍帶衍生細(xì)胞的神經(jīng)保護(hù)作用。這些研究中提出的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制是改善缺氧缺血和炎癥后的繼發(fā)性損傷；很可能臍帶血細(xì)胞減少了促炎細(xì)胞因子反應(yīng)(特別是IL-1和TNF-α),并隨后減少了小膠質(zhì)細(xì)胞的活化和神經(jīng)元凋亡。

上述臨床研究已經(jīng)證明了臍帶血和臍帶衍生細(xì)胞用于圍產(chǎn)期神經(jīng)保護(hù)的安全性和可行性。

目前有12個(gè)正在進(jìn)行的注冊臨床試驗(yàn)研究臍帶血和臍帶衍生細(xì)胞治療圍產(chǎn)期腦損傷，其中2項(xiàng)研究正在全面評估療效、安全性和可行性，1項(xiàng)針對腦室內(nèi)出血人臍血間充質(zhì)干細(xì)胞的2期研究(NCT02890953)，還有1項(xiàng)針對缺氧缺血性腦病自體臍帶血單個(gè)核細(xì)胞的2期研究(ChiCTR-TRC-10000922)。

05細(xì)胞療法治療新生兒疾病優(yōu)勢不可替代

通過強(qiáng)有力的基礎(chǔ)和臨床證據(jù)，臍帶血和臍帶衍生的細(xì)胞療法在新生兒疾病上將大有可為。

迄今為止的臨床結(jié)果證明了使用多種臍帶血和臍帶來源的細(xì)胞類型、給藥途徑和疾病靶點(diǎn)的安全性和可行性。

總之，臍帶血和臍帶衍生的細(xì)胞療法有其不可替代的先天優(yōu)勢，如易獲得，低免疫原性、具備完善的收集和儲(chǔ)存流程、細(xì)胞豐富和活性高等特征，代表了再生醫(yī)學(xué)的一個(gè)有吸引力的前景。

參考資料：Zhou L, McDonald C, Yawno T, Jenkin G, Miller S, Malhotra A. Umbilical Cord Blood and Cord Tissue-Derived Cell Therapies for Neonatal Morbidities: Current Status and Future Challenges.?Stem Cells Transl Med. 2022;11(2):135-145. doi:10.1093/stcltm/szab024

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