本文作者Maciej Kabat等來自新澤西州羅格斯大學干細胞研究中心，原標題

Trends in mesenchymal stem cell clinical trials 2004-2018: Is efficacy optimal in a narrow dose range?原文翻譯整理如下：

自 2008 年以來，使用間充質干細胞 (MSCs) 的臨床試驗數量有所增加，但這一趨勢在過去幾年放緩，并在 2018 年急劇下降。

 

之前的報告已按疾病、階段、細胞來源、原產國分析了 MSC 臨床試驗和試驗開始日期，所有這些都可以直接從 ClinicalTrials.gov 下載。

 

我們已將分析擴展到 2018 年報告的更大的 914 項 MSC 試驗組。為了尋找可能影響新試驗設計的潛在因素，我們從各個 ClinicalTrials.gov 記錄中提取了有關給藥途徑和劑量的數據，因為這些信息不能直接從數據庫下載。

 

靜脈內 (IV) 注射是最常見、侵入性最小且可重復性最高的方法，占所有試驗的 43%。IV 給藥的中位劑量為 1 億個 MSCs/患者/劑。

 

對所有報告陽性結果的靜脈注射試驗的分析表明，在 14/16 試驗中，最小有效劑量 (MED) 范圍為 70 至 1.9 億個 MSCs/患者/劑量，另外兩項試驗使用更高劑量的至少 9 億個細胞。僅在四項試驗中報告了顯示改善結果的不同功效的劑量反應數據，這表明 MED 范圍較窄，為 100-1.5 億個 MSCs/患者，較低和較高的 IV 劑量效果較差。結果表明，在進行大型臨床試驗之前，在早期試驗中確定 MED 可能至關重要。

 

1 間充質干細胞

 

間充質干細胞 (MSCs) 作為新的醫學治療方法引起了極大的興趣。MSC 療法的臨床開發基于對人類疾病和疾病動物模型的廣泛研究，證明結果有所改善。1-5 MSC 通過三種主要機制發揮作用 (a) 分化為特定類型的細胞譜系和整合到組織中，這些機制具有再生醫學的應用，(b) 分泌因子，包括促進細胞存活和生長以及調節炎癥的細胞因子和外泌體，以及 (c) MSC 與宿主細胞直接接觸以調節效應細胞的功能。

MSC 的功效在臨床上已證明移植物抗宿主病 和克羅恩病中的肛瘺 ，這被認為涉及后兩種調節炎癥的機制中的一種或兩種。然而，MSC 分化和體內長期整合的作用尚未闡明，這些機制對改善結果的相對貢獻仍不清楚。

 

MSCs 在臨床試驗中的第一個也是最廣泛使用的來源是骨髓 (BM)。MSCs 通過粘附在塑料培養皿上進行分離，能夠分化成骨細胞、軟骨細胞和脂肪細胞，表達表面蛋白 CD105、CD73 和CD90，缺乏 CD45、CD34、CD14、CD19 和 HLA II 類。

 

接下來最廣泛使用的兩種 MSC 來源是脂肪組織和臍帶 (UC)，與 BM 結合，這三種來源占絕大多數數百項試驗表明 MSC 療法是安全的 13 但臨床開發進展緩慢。不幸的是，干細胞療法的希望和炒作催生了一個不受監管的“干細胞旅游”行業，其特征很差在某些情況下會導致有害結果的細胞和方法。

 

使不同試驗之間的比較變得困難并可能減慢 MSCs 向臨床轉化的主要因素包括來自不同來源的 MSCs 之間的異質性、使用不同的細胞制備方案以及不同的傳代數。

 

這種可變性中的一些將通過采用而最小化使用參考材料表征 MSCs 的標準。進行多項試驗的各個公司對細胞的標準化應提高其不同試驗中類似 MSCs 的可重復性和可比性。然而，公司通常不會提供有關其細胞的完整信息以保護其知識產權，這使使用不同 MSC 的試驗之間的比較變得復雜。

 

使用 ClinicalTrials.gov 的研究報告了隨著時間的推移、針對各種適應癥、在不同階段、使用不同細胞和在不同國家/地區進行的試驗數量的定量數據。我們進行這項研究是為了生成一個當前的臨床試驗數據庫和結果報告，并分析給藥途徑和用于 MSC 的劑量，這是以前沒有做過的。對這個獨特數據庫的分析顯示了一系列最小有效劑量 (MED)，以及非有效或較低有效的較低和較高劑量，這表明在進行大型臨床試驗之前對療效進行劑量反應研究可能至關重要.

 

材料和方法

 

2.1 來自 www.ClinicalTrials.gov 的數據分析

 

數據于 2019 年 3 月 19 日從 www.ClinicalTrials.gov 提取，使用術語“間充質”用于 2018 年注冊的試驗，并下載到產生 1073 項試驗的 XML 文件中。數據包括 NCT 編號（每個試驗的標識符）、試驗名稱、招募狀態、贊助商、臨床階段、原產國和注冊日期。然后，我們從個體試驗記錄中手動提取有關疾病、細胞來源、匹配（自體與同種異體）、給藥途徑和劑量的附加信息，這些信息無法直接從 ClinicalTrials.gov 下載。

 

在許多情況下沒有找到所有這些類別的數據，但在可能的情況下收集了數據，因此為分析的每個參數包括了不同數量的試驗。不使用 MSCs 進行治療的試驗（例如間充質腫瘤）被排除在外。我們將臨床試驗按疾病分類分為 14 組，其余的被指定為其他。MSCs 的來源經常在 ClinicalTrials.gov 的“Interventions”中找到，但在某些情況下并不清楚。在 ClinicalTrials.gov 中列出的申辦者是醫院、醫療中心或公司。

 

然而，并非所有由公司進行的試驗，包括 Allocure、Anterogen、Apceth、Athersys、Corestem、Mesoblast、Pharmicell、Pluristem、SanBio 和 Tigenix 都檢測到搜索詞“間充質”，因為它們通過其專有細胞指代自己的細胞名字。因此，公司名稱用于搜索使用 MSC 的其他試驗，我們將其包含在我們的數據庫中。例如，我們根據描述這些細胞的 MSC 樣特性的出版物，納入了源自 BM 的多能成體祖細胞（MAPC，稱為 Multistem，Athersys）20 和（MPC，例如 MSC-100-IV，Mesoblast）。使用 MSCs 的廣泛定義，我們的數據庫包括 914 項試驗。所有涉及公司的試驗都被標記以供分析。

 

發現了多種 MSC 給藥途徑，并將其分為 8 組進行血液注射——靜脈內 (IV) 和動脈內 (IA)；進入腦脊液或 CNS 組織——鞘內 (IT)；并進入組織——心臟內 (IC)、關節內 (IAT)、肌肉內 (IM) 和骨內 (IO)；以及將細胞植入基質或植入裝置中；其余路線，指示

 

2.2 統計

 

由于 MSC 劑量不服從正態分布，因此進行了非參數檢驗。Kruskal-Wallis ANOVA，Dunn 的事后檢驗（Graph-Pad Prism）用于比較不同給藥方式之間的劑量。由于 Intra-Venous 組的樣本量要大得多，因此對相同的樣本量進行隨機二次抽樣 (MathWorks MATLAB)。

 

3 個結果

 

3.1 在 ClinicalTrials.gov 上記錄的 MSC 臨床試驗

 

我們直接從 ClinicalTrials.gov 下載到 Microsoft Excel MSC 試驗信息，其中包括 NCT 編號（每個試驗的標識符）、試驗名稱、招募狀態、贊助商、臨床階段、原產國和注冊日期。無法下載的其他數據，包括 MSC 的來源、疾病、給藥途徑和劑量，是從個體試驗記錄中提取的。據我們所知，這是對臨床試驗中 MSC 劑量的首次系統分析（補充表 S1）。

 

從 2007 年到 2012 年，每年新注冊的試驗總數呈線性增長，在此期間翻了兩番多（圖 1A）。此后，新上市試驗的增長速度放緩，并在 2018 年急劇下降。當新注冊的試驗按階段劃分時，新的 2 期試驗數量在 2011 年有所增加，之后似乎趨于平穩（圖 1B）。鑒于 2 期試驗是最大的群體，它是導致新試驗數量趨勢放緩的主要因素（圖 1A）。

 

1 期試驗在 2013 年緩慢而穩定地增加，在接下來的三年中猛增，并在 2016 年之后減少。3 期試驗的數量在 2012-2014 年短暫增加至所有報告的試驗的 12% 的峰值，但僅占約 6自 2015 年以來所有試驗的百分比。ClinicalTrials.gov 上最多的試驗由美國和中國的組織贊助（補充圖 S1）。

 

圖1：每年在 ClinicalTrials.gov 注冊的新間充質干細胞 (MSC) 臨床試驗數量除以臨床階段 (A)。B，（A）中的數據以分別繪制的 3 個階段的圖表表示

 

3.2 用于臨床試驗的 MSCs 來源

 

我們在 ClinicalTrials.gov 上搜索了 MSCs 的來源，但在 11% 的試驗中沒有注明來源，這些都被排除在分析之外。來自骨盆的 BM 抽吸物一直是并將繼續是臨床試驗中最常用的 MSC 來源（圖 2）。

 

UC 是臨床試驗中第二常見的 MSCs 來源，其數量略高于通過吸脂從成人脂肪組織中提取的 MSCs 的試驗。脂肪來源的間充質干細胞，有多種名稱，包括脂肪來源的間充質干細胞 (ADSC)、22 脂肪來源的成體干細胞 (ASCs)、23 脂肪來源的間充質干細胞 (ADMSCs)、24 和人類脂肪來源的MSCs (hASCs)25 已被合并到稱為脂肪的組中。

 

胎盤 MSCs 排在第四位，占所有試驗的

 

圖2：使用來自不同來源的 MSC 的試驗次數除以階段。A，UC 和胎盤衍生的 MSC 僅是同種異體的。自體 MSC 主要來源于 BM 和脂肪組織，少數來源于其他來源，包括牙髓、牙齦、口腔黏膜、圍產期組織、外周血、皮膚、月經血和稱為其他的基質血管部分。B，每年新的 MSC 自體和同種異體試驗的數量。BM，骨髓；MSC，間充質干細胞；UC，臍帶。

 

3.3 公司參與 MSC 臨床試驗

 

公司參與通常在申辦方列表中找到，但在許多情況下，僅注明進行試驗的醫院或醫療中心。因此，我們檢查了每條試驗記錄以提取信息以識別專有細胞的使用，這在所有試驗的 24% 中都存在。對于上述四種主要 MSC 來源中的每一種，使用來自 BM、UC、脂肪和胎盤的專有 MSC 的分數分別為 25%、17%、32% 和 64%（圖 3A）。Pluristem 列出了七項使用胎盤衍生的 MSC 的試驗，這應該能夠在使用相同或相似類型細胞的這些試驗之間進行比較，從而減少變異性。

 

共有 82 家公司在 ClinicalTrials.gov 上列出了 MSCs（補充圖 S2），其中三個，Mesoblast、Anterogen 和 Medipost，占所有公司試驗的 30%，主要使用來自 BM、脂肪組織和 UC 的 MSCs，分別。然而，超過一半的試驗是由一家公司進行的單一試驗（補充圖 S2）。

 

這在不同試驗中使用的 MSC 之間引入了未知的變異性，因為生產這些細胞的專有方法很少發表足夠詳細的信息來比較它們。到 2012 年，任何公司參與的新試驗數量（占所有試驗的 32%）每年都在增加（圖 3B），此后似乎趨于平穩，顯示出類似于第 2 階段試驗的趨勢（圖 1B）。2018 年，僅報告了 18 家新公司試驗，與 2017 年的 40 家相比大幅下降（圖 3B）。

 

圖3：使用專有 MSC 并涉及公司的臨床試驗數量。A，四個主要來源使用專有（藍色）和非專有（白色）MSC 的新試驗數量圖表。少量使用來自牙髓、口腔黏膜、月經血和基質血管部分的 MSC 的額外試驗已被包括在稱為其他的類別中。B，每年記錄的由擁有所有 MSC 來源的公司進行或贊助的新試驗的數量。BM，骨髓；MSC，間充質干細胞；UC，臍帶。

 

3.4 MSC 在疾病和損傷中的應用

 

從 ClinicalTrials.gov 記錄中標記為“條件”的部分中提取的 MSCs 治療的疾病被分為 14 組（圖 4）。“神經學”是最大的組，包括 29 項脊髓損傷試驗、25 項多發性硬化癥試驗、20 項肌萎縮側索硬化癥（ALS）試驗、22 項中風試驗（補充表 S2）、10 項阿爾茨海默病試驗、5 項創傷性腦損傷試驗、5帕金森病，4 例視網膜變性，占所有神經學試驗的 78%。神經系統治療最常見的途徑是通過 IT 和 IV 注射，占試驗的 76%。

 

 

圖4：間充質干細胞 (MSC) 臨床試驗按疾病類別按階段細分。顯示的 14 種疾病類別占我們數據庫中 >90% 的試驗。其余試驗被定義為其他。

 

MSC 試驗中第二常見的疾病是“關節”疾病，其中骨關節炎有 66 種，占這些試驗的 47%；椎間盤疾病13例，類風濕關節炎12例，股骨頭壞死11例，肩袖撕裂9例。結合心血管疾病（80 項試驗），這三種疾病類別占所有試驗的 42%。

 

與受影響的患者群體相比，試驗的相對數量差異很大。針對每年約 30 000 名患者群體報告了 76 項移植物抗宿主病 (GvHD) 試驗，這是我們發現的試驗數量相對于患者群體的最高比率（補充表 S2）。對 GvHD 的高度關注可能是由于在臨床上通過靜脈注射 MSCs 成功治療了這種疾病，這使其成為測試其他類型 MSCs 治療的有效目標。

 

ALS 也有許多與患者群體相關的試驗，可能是因為疾病的快速進展和缺乏任何有效的治療方法。相比之下，膿毒癥是另一種對可能通過抗炎和免疫調節機制起作用的 MSC 有反應的疾病，但相對于 170 萬的龐大患者群體，只有 6 項試驗。使用 MSC 研究的其他疾病的試驗數量與患者數量和估計的市場更相稱（補充表 S2）。

 

3.5 MSC投遞路線

 

從 ClinicalTrials.gov 上不容易獲得關于使用不同途徑進行 MSC 遞送的試驗數量的數據，據我們所知，還沒有系統地報告。因此，我們檢查了每個試驗記錄，并能夠確定 84% 的試驗（補充表 S1）中的遞送途徑，其中最普遍的組如圖 5A 所示。IV 注射是將 MSCs 輸送到血液中最常用的方法，占試驗的 43%，而使用 IA 注射的試驗則少得多。

 

IT 是第二種最常見的途徑，主要用于大量神經學試驗（圖 4）。其他 MSC 試驗表明局部注射到組織中，包括 IAT、IC、IM 和 IO。幾項試驗表明使用嵌入生物基質或合成材料中的 MSC，并已被指定為植入物。進入第 3 階段的試驗比例最高的是使用 IV、IC 和 IO 路線的試驗。

 

圖5：臨床試驗中 MSC 給藥途徑按階段和劑量細分。A, 試驗分為 8 條最常用的路線，其余路線定義為其他。靜脈注射 (IV) 是迄今為止最大的一組。心臟內 (IC)、關節內 (IAT)、肌肉內 (IM)、骨內 (IO)、鞘內 (IT)、動脈內 (IA)。植入物包括嵌入生物基質或合成材料中的 MSC。B，在臨床試驗中使用不同給藥途徑的 MSC 劑量，使用盒須圖顯示平均值（點）、中位數（水平線）、第 10 至第 90 百分位晶須和第 25 至第 75 個百分位框（*P

 

3.6 MSC劑量

 

從 ClinicalTrials.gov 的記錄中最難提取的數據是劑量，我們只能在 53% 的試驗中找到劑量（補充表 S1）。IV 路線具有最高的平均 MSC 劑量（圖 5B）。盡管 IV 是侵入性最小的方法，但大多數 MSC 在第一次通過肺部時就會被困住，這可能證明使用非常高的劑量是合理的。IA 注射允許 MSC 在到達肺部之前被組織吸收，并且通過這種途徑進行的試驗在比 IV 更窄的范圍內具有顯著降低的平均劑量。IT 和 IM 劑量范圍也很廣，而 IO 和 IAT 劑量較低且范圍較窄（圖 5B）。IV 和 IT 以及 IAT 途徑的劑量之間的顯著差異反映了后者相對較低和較窄的劑量范圍。

 

接下來，我們確定了哪些遞送途徑適用于各種疾病（圖 5C）。IV 途徑通常最普遍，并且最普遍用于包括神經系統、GvHD、肺部、IBD、肝臟、糖尿病、皮膚和腎臟在內的疾病。其他遞送途徑最常與其組織目標相匹配，例如，IAT 用于關節，IC 用于心血管，IM 用于肌肉。植入物最常見于骨骼。唯一的例外是 IT 在神經系統中并不是最普遍的，也許是因為它比 IV 更具侵入性。

 

3.7 MSC在臨床試驗中的劑量反應分析

 

鑒于劑量范圍很廣（圖 5B），我們試圖確定是否存在 MSC 治療的最佳劑量范圍。因此，我們選擇了單個試驗，這些試驗報告了多個劑量的相同細胞的功效，這樣可以直接比較劑量，而不會改變所使用的細胞和方案。這產生了 28 項試驗，所有試驗都報告了安全性，包括 9 項 1 期試驗。在 ClinicalTrials.gov 中表明有 2 期或 3 期成分的其他 19 人中，只有 9 人報告了至少一種對結果測量顯著有效的劑量和對至少一種結果測量不太有效的另一種劑量。

 

其中包括兩組，一組進行四次靜脈注射 MSC 試驗，第二組三組使用 IAT 注射。在 IV 組（表 1A）中，Mesoblast 進行了兩項試驗，可能使用了可比較的 MSC。在 NCT01576328 2 型糖尿病單盲試驗中，測試了三個劑量，只有最高劑量的 1.4 億個細胞/患者產生了臨床目標 HbA1c 的顯著降低。

 

在 NCT01843387 糖尿病神經病變雙盲試驗中，劑量為 1.5 億，但在 3 億個 MSCs 中，在基線 eGFR 較高的亞組中，第 12 周時估計腎小球濾過率 (eGFR) 顯著提高。29 在針對衰老的 NCT02065245 試驗中，1 億個細胞的劑量，而不是 20 或 2 億個細胞的劑量MSCs 在 3 個月和 6 個月時顯著增加了 6 分鐘步行時間并改善了 SF-36 生活質量評估的物理成分。

 

在 NCT01525667 髖關節置換術隨機、雙盲和安慰劑對照試驗中，150 劑量百萬，但不是 3 億，胎盤衍生的 MSC 在 26 周時顯著改善了臀中肌強度和體重。31 這些療效劑量反應試驗的受試者數量相對較少s（5-15/組）并且沒有顯著性（表 1A）。盡管如此，綜合結果表明，最小有效劑量 (MED) 范圍在 100 到 1.5 億個細胞之間，而 7000 萬或更低的劑量和 2 億或更高的劑量則效果較差或無效。

 

表 1. MSC 靜脈注射后試驗報告數據的細胞劑量（以百萬計）。A，用至少一個有效劑量和至少另一個在結果測量中效果較差的劑量測試多個劑量的個體試驗。MED 的共識范圍是 100-1.5 億個細胞/患者。最后一列，結果，包括疾病狀況和受試者數量。B，與 (A) 中的單劑量試驗相同，但有一個安全欄；沒有關于 400 劑量（6 名患者）的療效數據報告

 

 

 

對于不同時間的多次給藥，×表示給藥次數，{}表示給藥間隔。

a 總劑量是使用 70 k 的成人體重根據以細胞/kg 表示的劑量計算的。b 達到主要臨床試驗結果。c Frederic Baron——個人交流。d Osiris (NCT00683722) 的早期試驗確實顯示出療效，但 Mesoblast (NCT01576328、NCT01843387、NCT02336230) 獲得 Osiris 技術的后續試驗顯示出療效。

縮寫：6MWT，6分鐘步行時間；CDAI，克羅恩病活動指數；COPD，慢性阻塞性肺病；d，天；eGFR，估計腎小球濾過率；ICU，重癥監護室；m，月；NA，不可用；SIG，重大成果。

 

 

為了進一步測試這是否是一個有意義的劑量范圍，我們檢查了其他試驗報告使用 IV 劑量改善了結果，發現 12 個報告劑量范圍從 70 到 12 億個細胞/患者，其中 10 個報告劑量范圍從 70 到 1.9 億個細胞（表 1B） .在其中之一中，克羅恩病試驗中報告了 150 和 6 億個細胞/患者的療效，我們認為 MED 為 1.5 億個細胞/患者（表 1B），但需要測試額外的劑量，如32 Osiris (NCT00683722) 在 2008 年的早期試驗中使用了 1 億個 MSCs/患者并沒有產生顯著的改善，然而，Mesoblast 獲得 Osiris 技術的后續試驗顯示了療效，并且他們的 MSCs 正在臨床上使用 8，數量是原來的兩倍Osiris 試驗的給藥間隔更短，約 3.5 天，而 1 個月（表 1B）。因此，Osiris 試驗的相關性值得懷疑，并且已被排除在劑量分析之外。

 

使用 MultiStem 進行了三項 2 期臨床試驗，所有試驗均報告了 IV 劑量范圍為 300 至 12 億個細胞/患者的安全性。在一項針對缺血性卒中的 2 期雙盲試驗 (NCT01436487) 中，12 億個 MultiStem 細胞/患者的劑量在第 90 天測量的主要結果沒有顯示出顯著性，但在第 365 天的事后分析中產生了顯著改善，因為在在

 

在潰瘍性結腸炎的 2 期試驗 (NCT01240915) 中，300 至 7.5 億個細胞/患者的劑量未能顯示出療效（表 1B）。最近一項針對急性呼吸窘迫綜合征的雙盲試驗 (NCT02611609) 使用 9 億個 MSCs/患者報告了比對照組更高的無重癥監護病房天數和更低的死亡率；憑借這些令人鼓舞的結果，他們獲得了 FDA 的快速通道指定。因此，鑒于 7.5 億劑無效，Multistem 的 IV MED 可能高達 9 億個 MSC/患者（表 1B）。在單劑量遞增試驗中確定 Multistem 的 MED 將會很有趣。

 

除了 Multistem 試驗外，我們沒有發現 MED 高于 1.9 億個或劑量低于 7000 萬個細胞/患者的療效的報告，這表明 MSC 在較低劑量下可能無效。缺少此類數據的部分原因可能是不愿公布負面結果。58% 的試驗劑量在 70-1.9 億個細胞/患者的范圍內，但 20% 較低，可能低于有效閾值，而 22% 較高（圖 5B），可能不是最佳劑量。

 

另一組三項 2 期試驗顯示 IAT 注射后的 MSC 劑量效應，這是關節疾病的主要途徑。這些試驗的 MED 范圍是 50-1 億個細胞/患者，而 10 和 1.5 億個細胞/患者的劑量無效。IAT 的 MED 范圍低于 IV 給藥，可能是因為在小范圍內進行治療與更廣泛分布的 MSCs 相比，隔室需要更少的細胞，并且在 IV 注射后迅速丟失。因此，IAT 是檢測到 MED 的第二個傳遞途徑。沒有足夠的數據對其他遞送途徑進行類似分析。

 

4?討論

 

我們使用來自 Clinicltrials.gov 的 914 項試驗（補充表 S1）對正在開發用于治療的 MSC 進行了全面分析。最近對 20156 年 6 月 30 日收集數據的“基于 MSC 的試驗”的審查按臨床階段、疾病適應癥和試驗狀態對 493 項試驗進行了分類；但是，用于搜索的確切術語尚不清楚。

 

無論如何，我們使用我們更大的數據庫發現了與他們的結論的相似之處，證實了 MSC 試驗的三個最普遍的疾病適應癥仍然是神經系統、骨骼和關節以及心血管疾病，并且大多數試驗都包括第 2 階段的組成部分.我們研究的一個新穎之處是對 MSC 遞送和給藥途徑的詳細分析，這表明正在研究的劑量范圍很廣，但據報道只有相對狹窄的劑量范圍對 IV 和 IAT 有效。當更多數據可用時，將有可能解決不同疾病可能對特定劑量范圍產生更好反應的問題。

 

我們的結果證實了之前的趨勢，即 2004 年至 201138 年間試驗注冊數量不斷增加，其中大多數 MSC 試驗包括第 2 階段的組成部分，但第 3 階段的試驗相對較少（圖 1）。新試驗的數量在近年來，2018年的大幅下降是否代表新趨勢還有待觀察。值得注意的是，考慮到已經進行的大量試驗，迄今為止只獲得了三項臨床批準。首先，Mesoblast 在日本獲得了有條件的批準，用于治療 GvHD 的同種異體 BM 衍生 MSC 產品 Remestemcel-L，8 外推 IV 劑量用于 1.4 億個細胞的成人，這在我們確定的 MED 范圍內（表 1 ）。

 

其次，歐盟委員會于 2018 年批準了一種同種異體 MSC 產品 Alofisel，用于治療復雜性肛周瘺 39，局部劑量為 1.2 億個細胞，接近注射到軟組織中的平均劑量（IC 和 IM，圖5B)。第三，日本藥品和醫療器械局已批準使用自體 BM 衍生的 MSC 產品 Stemirac 治療亞急性 SCI40，使用范圍廣泛的 IT 劑量從 50 到 2 億個細胞，這可能會產生此范圍內的 MED。公司的細胞制造提供同種異體 MSC 庫，以促進臨床使用的儲存和運輸。

 

最近的一篇綜述討論了 MSC 臨床試驗面臨的挑戰，包括大量疾病類別、不同給藥途徑、劑量范圍和使用的 MSC 類型之間的差異。他們認為，滿足主要結果的低成功率強調需要新的設計來改善結果。為了最大限度地減少變異性，我們專注于 IV 途徑，因為它是最大的試驗組，侵入性最小，技術上最簡單，和最可重復的方法。

 

然而，在 IV 注射后，絕大多數 MSCs 主要被困在肺中，并且有人建議 MSCs 全身調節炎癥，至少部分通過分泌調節因子和外泌體 。血液允許 MSC 在到達肺部之前被吸收到組織中，這為 IA 與 IV 給藥的中位數劑量降低了 2.8 倍提供了理由（圖 5B）。然而，IA 比 IV 更具侵入性，并且在少數試驗中使用。絕大多數 MSC 在數日內從血液和身體中快速清除，因此很難辨別導致 MSC 長期作用的機制。

 

考慮到 IV 遞送的 MSCs 迅速消失，我們建議每隔一段時間重復注射 MSCs 的 MED，41 將原本是短期的效果延長為長期效果，并且不等同于給予的相同總劑量單次推注。這在以下情況下尤為重要隨著時間的推移分餾（例如，8 × 2 百萬個細胞/kg，補充表 S3）。沒有一項試驗比較相同總劑量作為推注與多劑量隨時間分次的療效，以測試后一種方法是否更有效。

 

為了研究最佳 MSC 劑量，我們專注于報告至少一種有效劑量和一種不太有效劑量的個別試驗，以避免不同試驗之間比較的差異。四項試驗表明 MED 范圍在 100 到 1.5 億個細胞之間，而 7000 萬個或更低的劑量無效，2 億個劑量的效果較差。在 12 項單劑量試驗中的 10 項中，有效 IV 劑量范圍為 70 至 1.9 億個 MSC（表 1B）。

 

在 20% 的 IV 試驗中，劑量小于 7000 萬個細胞，但我們沒有發現該組報告的療效。然而，三項試驗報告了在 20030 和 3 億個細胞的較高劑量下無顯著或較弱的影響，表明與 MED 相比，具有亞閾值的倒 U 形劑量反應曲線和不太有效的較高劑量。22% 的試驗表明使用 2 億個或更高的細胞劑量，并且一些預計不是最佳的。

 

兩項使用克羅恩病活動指數 (CDAI) 的 MSC 試驗顯示了 140 (NCT01090817)28 和 150 (NCT01155362) 百萬個細胞/患者/劑量32 的療效，表明這代表了約 1.5 億個細胞的暫定 MED。然而，第三次試驗的劑量為 7.5 億多莖/患者/劑量 (NCT01240915)45 無效，表明它可能太高了。或者，與 900-12 億細胞的有效劑量相比，7.5 億的 Multistem 劑量可能低于閾值（表 1B），但這是基于三個不同試驗之間的比較。Multistem 的單一劑量反應試驗可能揭示這些細胞的 MED 是否比所有其他 BM 衍生的 MSC 高幾倍（表 1）。

 

5 MSC 治療的 5 個未來方向

 

該分析假設不同的 MSC 在 IV 給藥后具有相當的功效，但我們已經發現即使在通過不同方法制備的 BM 衍生的 MSC 之間也存在功效差異（表 1）。MSC 治療方案、治療靶點、MSCs 來源、制造方案、遞送途徑和劑量方面的差異需要改進標準化，以便更好地比較相關臨床試驗中的結果。

 

然而，在 16 項 MSC 試驗中，有 14 項的有效 IV 劑量范圍從 70 到1.9 億個細胞/患者/劑量表明許多 MSC 通過涉及許多不同炎癥條件下的因子分泌和接觸介導的免疫細胞調節的常見機制發揮相當的功效（表 1）。此外，在其中四項試驗中，MED 的范圍較窄，為 100-1.5 億個細胞/患者。效果較差的較高劑量可能會提供過多的免疫調節。需要更多的試驗來確定通過 IV 和其他途徑遞送的各種類型的 MSC 的 MED 是否相似。

 

盡管 MED 的測量可能會減緩早期臨床試驗的進展并增加早期成本，但它可能會產生改進的治療方案，通過在開始更大的試驗之前確定更有效的劑量來降低長期成本（補充表 S2）。MSC 之后的時間段療效減弱的給藥時間可能代表何時應提供額外劑量以延長效果。remestemcel-L (Mesoblast) 在臨床上以相對較短的約 3.5 天的間隔多次給藥的成功證明了這種靜脈給藥方法的可行性。盡管 GvHD 可能是比較不同 MSC 的 MED 的經過驗證的目標，但考慮到相對較小的患者群體，存在不成比例的 GvHD 試驗（補充表 S2）。

 

需要新的方法來更好地了解 MSC 在體內的作用機制。例如，已經使用封裝證明了 MSC 的分泌功能，這將細胞限制在膠囊內并允許因子交換，同時防止細胞與宿主的相互作用。封裝的 MSC 通過旁分泌機制對促炎因子作出反應，由此分泌的細胞因子上調關鍵的抗炎因子（如 PGE2）并下調活化巨噬細胞中的促炎細胞因子（如 TNF-α）。

 

IT 注射包裹的 MSC 后脊髓損傷運動恢復的主要因素，這減少了活化巨噬細胞的數量，增加了 M2 抗炎巨噬細胞的數量，并在距離 > 1 cm 處保留了損傷部位周圍的白質包裹的 MSC 所在的位置。貼片中包裹的 MSC 貼附在心臟促進心肌梗死后的恢復 b ya 旁分泌機制。封裝的 MSCs 已被移植到人腦的血腫中，證明了臨床可行性。

 

此外，移植后已回收膠囊并測量了細胞的細胞因子分泌水平，這在游離的情況下是不可行的。IV注射的MSC。因此，封裝的 MSC 在體內通過旁分泌機制發揮作用，而無需與宿主細胞接觸。膠囊中 MSC 的長期存活應該能夠持續和延長釋放對慢性疾病特別有利的可溶性因子。

 

六，結論

 

從 2006 年到 2012 年，新報告的 1 期和 2 期 MSC 臨床試驗的數量一直在增加，但自 2018 年以來一直處于穩定狀態并有所下降。雖然很難解釋這種模式，但這可能是由于在實現療效結果指標方面取得的成功有限。需要改進試驗設計，因為許多試驗參數的異質性使系統分析變得困難。8 一個可以控制的關鍵因素是細胞劑量，但在 ClinicalTrials.gov 上列出的試驗中只有 53% 的試驗報告了劑量。許多試驗表明每名患者的 MSC 劑量