雾化人脐带间充质干细胞外泌体治疗肺纤维化的临床转化研究：从机制探索到一期临床试验

肺纤维化作为难治性间质性肺疾病，现有疗法仅能延缓病程。清华大学等团队创新性采用雾化吸入人脐带间充质干细胞外泌体(hUCMSC-EVs)，通过严格GMP标准制备，在小鼠模型中显著改善存活率(20%→80%)并修复肺功能。一期临床试验(N=24)证实其安全性，联合常规治疗可提升FVC、MVV等肺功能指标，两名晚期患者HRCT显示病灶显著消退。该研究为肺纤维化提供了新型无细胞治疗策略，发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》。

　　

肺纤维化被称为"肺部疤痕"，这种致命性疾病使患者的肺泡逐渐被异常增生的纤维组织取代，最终导致呼吸功能不可逆丧失。当前临床主要采用糖皮质激素和抗纤维化药物如吡非尼酮治疗，但仅能延缓病程进展。更棘手的是，新冠病毒等呼吸道感染后引发的炎症性肺纤维化病例激增，使得开发能同时抗炎、抗纤维化且促进组织再生的新型疗法迫在眉睫。间充质干细胞(MSCs)虽展现治疗潜力，但其体内分化风险、免疫排斥和储存运输难题制约了临床应用。这促使科学家将目光转向干细胞分泌的纳米级外泌体——这些直径50-400 nm的天然囊泡携带母细胞的治疗性分子，却规避了活细胞治疗的缺陷。

清华大学联合中国人民解放军总医院第七医学中心等机构的研究团队，创新性地采用雾化吸入方式递送人脐带间充质干细胞外泌体(hUCMSC-EVs)。研究首先建立符合药品生产质量管理规范(GMP)的工业化制备流程，通过四步关键质控点(CQCP)确保外泌体质量。借助纳米颗粒追踪分析(NTA)和透射电镜确认外泌体特征，并采用小RNA测序、蛋白质组学和代谢组学解析其分子组成。在博来霉素诱导的小鼠肺纤维化模型中，通过微型CT、肺功能测试和组织病理评估疗效。最终开展随机单盲安慰剂对照的一期临床试验(ChiCTR2300075466)，评估24例患者的安全性和初步疗效。

关键技术包括：1)三维微载体生物反应器大规模生产hUCMSC-EVs；2)差速离心结合超速离心纯化技术；3)纳米颗粒追踪和透射电镜表征；4)微型CT三维重建分析小鼠肺纤维化程度；5)流式细胞术检测肺泡巨噬细胞极化；6)标准化雾化给药系统(粒径<5μm)；7)圣乔治呼吸问卷(SGRQ)等临床评估工具。

【制造与表征hUCMSC-EVs】
研究团队建立了从工作细胞库到终产品的全流程GMP生产体系。NTA显示hUCMSC-EVs粒径50-400nm，电镜证实雾化处理不影响其形态完整性。Western blot验证其富含CD9/CD63/CD81等外泌体标志物，而缺乏亲本细胞标志物CANX。四步关键质控涵盖细胞遗传稳定性、微生物安全性和生物活性验证，确保批次间一致性。

【分子组成解析】
小RNA测序揭示hUCMSC-EVs中58.69%为miRNA，前20种占总量68%，其中miR-486-5p最丰富。GO分析显示这些miRNA调控磷酸化、细胞分化等过程，靶向Rap1/PI3K-Akt等纤维化相关通路。蛋白质组鉴定1409种蛋白，40%定位于胞浆，15%为膜蛋白，胶原蛋白(COL1A1/COL3A1)和纤维连接蛋白(FN1)等细胞外基质成分显著富集。代谢组检测到104种代谢物，主要涉及谷氨酰胺代谢和糖异生途径。

【动物实验疗效】
在预防性给药模型中，2.5×10⁷
颗粒/鼠的hUCMSC-EVs使博来霉素(2.5 mg/kg)诱导的小鼠存活率从20%提升至80%。微型CT显示治疗组肺体积恢复，纤维化区域减少。Masson染色和qPCR证实胶原沉积减少，Col1a1/Col3a1表达下调。机制研究发现外泌体促进肺泡巨噬细胞向抗炎M2型极化(CD206⁺
细胞从42.91%增至69.79%)，上调IL-10/MMP13等抗纤维化因子，同时下调促纤维化因子SPP1。

【临床试验结果】
24例患者(12例治疗组vs 12例对照组)接受7天雾化治疗(2×10⁹
颗粒/次，每日2次)。治疗组FVC(用力肺活量)和MVV(最大自主通气量)显著改善，SGRQ评分降低表明生活质量提升。两名炎症后肺纤维化患者系列HRCT显示病灶显著消退。所有患者耐受良好，未出现严重不良事件，血液学、肝肾功能指标保持稳定。

该研究首次系统证实雾化hUCMSC-EVs治疗肺纤维化的转化价值。其创新性体现在：1)建立符合临床标准的GMP生产体系；2)阐明外泌体通过miRNA-486-5p/M2巨噬细胞轴发挥作用的机制；3)验证雾化给药的靶向性和安全性优势。特别值得注意的是，两名晚期患者的影像学改善为后续研究提供了重要方向——炎症后肺纤维化可能是该疗法的优势人群。研究团队正在筹备二期临床试验，重点优化给药方案和探索生物标志物。这项成果为开发"无细胞"再生医学产品提供了范本，也为其他器官纤维化治疗带来启示。