近年来，干细胞疗法因具备潜在的修复与再生能力，在骨关节炎（OA）治疗领域展现出巨大潜力。其中，脐带间充质干细胞（UC-MSCs）凭借无创采集、强增殖能力及低免疫原性等优势，成为临床应用间充质干细胞的优选。

近期，Journal of Nanobiotechnology期刊发表了题为“Clinical-grade extracellular vesicles derived from umbilical cord mesenchymal stromal cells: preclinical development and first-in-human intra-articular validation as therapeutics for knee osteoarthritis”的研究文章，旨在开发源自UC-MSCs的完全表征、可重复的临床级小胞外囊泡（sEV）批次，用于治疗OA，并全面评估其疗效与安全性。

骨关节炎（OA）

骨关节炎（Osteoarthritis，OA）是最普遍的进行性多因素关节疾病，主要以关节软骨恶化和丧失为特征，好发于负重较大的膝关节、髋关节、脊柱及远侧指间关节等部位。随着全球人口老龄化的加剧，骨关节炎的发病率逐年上升。

治疗现状：

目前尚无能够延缓软骨退化或恢复关节软骨功能的治疗方法。

治疗主要基于症状控制，如疼痛和关节僵硬。

发病机制：

OA发病机制复杂且异质性，低度慢性炎症是关键过程。

滑膜炎症先于软骨变性发生，M1样巨噬细胞释放促炎细胞因子，M2样巨噬细胞具有抗炎作用。

ROS导致炎症、基质失调和软骨损伤。

间充质干细胞（MSC）与OA治疗

MSC是潜在的OA生物疗法，临床关节内（IA）应用可能阻止或逆转关节软骨降解。

MSC的治疗效果与小细胞外囊泡（sEV）有关，sEV具有旁分泌组织再生能力，且更安全。

在OA动物模型中，MSC-sEV通过调节免疫反应性、恢复软骨基质稳态和刺激软骨形成来促进软骨再生。

临床级sEV产品的挑战：

标准化生产方案对临床研究构成挑战，需确保不同生产批次的一致性和可重复性。

“过程就是产品”的指导原则要求在每个制造阶段进行严格的描述、表征和监督。

尚未有临床级基于sEV的产品获得市场批准。

脐带（UC）作为MSC来源的优势：

UC具有卓越的软骨生成能力和抑制T细胞增殖的能力，血管生成特性较低。

在I/II期和I期临床试验中验证了UC-MSC的治疗效果。

研究过程

研究初期，团队建立了标准化的研究级制造协议，确保sEV生产的一致性。在cGMP条件下，UC-MSC-sEV的表征显示出稳定的miRNA和蛋白质谱，预示着其标准化生产的广阔前景。体外研究深入评估了sEV的疗效、安全性和效力，而动物实验则进一步验证了其有效性与安全性。

材料和方法

非临床（非 cGMP）sEV 生产和富集

sEV 表征和染色

sEV 货物表征：miRNA 分析和蛋白质组学

UC-MSC-sEV 的体外生物活性（细胞分离和培养、sEV内化测定、使用 cel-miR-39 进行 sEV 加载、体外单核细胞衍生的巨噬细胞极化测定、基于 LDH 的细胞毒性测定、软骨保护活性研究）

sEV 体内治疗潜力评价（动物、胶原酶诱导的 OA （CIOA） 动物模型、X 射线显微计算机断层扫描 （μCT） 和组织学评估、免疫原性研究、sEV 生物分布研究）

计算机研究

基于 sEV 的产品开发中的配方和稳定性研究（配方评估、稳定性研究）

临床级 UC-MSC-sEV 的生产、质量控制和表征（生产临床级 UC-MSC、临床级 sEV 生产和质量控制）

cGMP-sEV 疗法在 OA 中的首次人体应用：无菌评估、患者招募和影像学方案

在体外实验中，UC-MSC-sEV通过调节STAT1将巨噬细胞极化为抗炎M2b样表型，表明其能在受影响的关节中营造抗炎环境。计算机研究则通过miRNA和蛋白质组分析，进一步证实了sEV的免疫抑制特性。在OA小鼠模型中，关节内注射（IA）的sEV成功诱导了透明软骨的再生，这一发现得到了组织学和μCT分析的双重验证。此外，随着时间的推移，膝关节内sEV信号的独特检测，也凸显了其在关节中的良好保留与安全性。

UC-MSC-sEV的产品开发过程涉及根据GMP标准对工艺进行改进、标准化和验证。在首次人体研究中，通过IA给药对临床级产品的安全性进行了初步评估，结果显示在12个月的随访期内未出现不良反应。这些积极成果为基于sEV的疗法在早期临床试验中的推进提供了有力支持。

病例报告：首次在人体中施用 sEV 治疗骨关节炎膝关节

 一名56岁女性患者，因职业需长时间站立而患有症状性膝关节骨关节炎（OA）。初步评估显示疼痛明显，步态受限（40m），X线检查确诊为Kellgren-Lawrence II期OA。

患者无关节手术史，临床检查未见畸形、积液，关节活动度正常，髌骨研磨试验阳性，Apley压迫试验阴性，体重指数为30.2 kg/m²。

该患者接受关节内（IA）注射sEV治疗，该疗法处于临床使用关键阶段，并经过严格质量控制。sEV通过CD63、CD81和CD9标志物的免疫表型分析进行表征，Western blot未检测到Syntenin-1、Flotillin-1和Calnexin。无菌性验证包括自动需氧/厌氧血培养试验、支原体和内毒素试验，结果均为阴性。

治疗前，患者视觉模拟量表（VAS）评分为60mm，西安大略大学和麦克马斯特大学骨关节炎（WOMAC）指数为79.6（疼痛13，僵硬5，功能61.6）。治疗后6个月，VAS评分和WOMAC指数分别显著降低至0mm和2（疼痛0，僵硬0，功能2）。12个月时，疗效持续，VAS评分为0mm，WOMAC指数为23（疼痛3，僵硬2，功能18），患者能完成不受限制的200m步行。

安全性方面，注射后仅出现短暂疼痛，用对乙酰氨基酚和布洛芬控制，无关节积液。1年随访期间未记录到局部或全身症状或疾病。

基线和6个月时的MRI图像由位于英国伦敦的第三方Image Analysis Group（IAG）进行分析。使用IAG专有技术和流程进行质量控制后，选择体积序列SAG 3D SPAIR和SAG 3D WATSc研究软骨损伤的进展。通过人工分割股骨软骨获得的定量体积显示，治疗前后的透明软骨体积一致，无降解迹象。

结论

采用UC-MSC（脐带间充质干细胞）衍生的sEV（小细胞外囊泡）作为治疗OA（骨关节炎）的新方法，已有临床前证据支持其有效性和安全性，并成功安全地转化为临床应用。

参考文献

[1]Clinical-grade extracellular vesicles derived from umbilical cord mesenchymal stromal cells: preclinical development and first-in-human intra-articular validation as therapeutics for knee osteoarthritis.

[2]Therapeutic targets in aging-related osteoarthritis: A focus on the extracellular matrix homeostasis

Life Sciences Pub Date : 2025-2 ,DOI:10.1016/j.lfs.2025.123487

Wan Hao,Minnan Chang,Di Shi,Chenxi Yun,Jun Li,Haitao Guo,Xiao Lin

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