干细胞疗法治疗卵巢早衰不孕患者的现状与前景

近日，生物分子科学杂志刊发一篇“干细胞治疗卵巢早衰不孕患者的现状及未来展望”的文献综述，综述表明干细胞具有未分化的性质、自我更新能力和分化成各种细胞类型的潜力，已成为治疗POI的有希望的途径。

干细胞疗法有可能逆转卵巢内分泌功能的减弱并恢复生育能力。除了直接POI治疗之外，干细胞在卵巢组织冷冻保存和组织工程等补充应用中也显示出前景。

什么是卵巢早衰：卵巢早衰（POI），也称为原发性卵巢功能不全、卵巢早衰（POF）或过早绝经，是指40岁之前部分或全部丧失正常卵巢功能。虽然“卵巢早衰”和“过早绝经”历来与“卵巢早衰”互换使用，但由于卵巢功能受损在不同时期内可能持续存在，后一个术语现在更受欢迎。此外，“失败”或“更年期”可能传达负面含义。此外，“原发性卵巢功能不全”与“早发性卵巢功能不全”同义。

定义POI的三联征包括月经稀发或闭经、血清促性腺激素水平升高和血清雌激素水平降低。传统上，当40岁以下女性月经稀发或闭经持续超过4个月，并且至少两次连续检测的卵泡刺激素 (FSH) 血清水平每隔4周超过25mIU/mL时，即可诊断POI。自然绝经前的雌激素缺乏会导致令人痛苦的症状，如潮热、盗汗、睡眠中断、阴道干燥、焦虑和抑郁。此外，它还与骨质疏松症、心血管疾病（CVD）以及在某种程度上神经退行性衰老的风险增加相关。

不孕症通常伴有POI，这是由于卵泡过早破坏和卵巢卵泡过早耗尽造成的。大约1%的育龄妇女受到影响，只有5-10%在POI诊断后自然受孕并分娩。目前，卵母细胞捐赠或收养被认为是最有效的选择；然而，患有POI的人强烈渴望遗传后代。传统的不孕不育治疗效果有限，诱导排卵的总体妊娠率为6.3%，而促性腺激素释放激素激动剂 (GnRH-a) 抑制与安慰剂相比的对照研究显示，妊娠率没有统计学上的显着差异。

最近，干细胞（SC）疗法在脊髓损伤、神经退行性疾病、多发性硬化症、心脏病和糖尿病方面取得了巨大成功，有望恢复POI患者减少的卵巢储备功能。干细胞的再生潜力归因于其自我更新能力和多能性，使它们成为一种引人注目的治疗选择。这篇综述简要概述了当前POI诊断、评估和治疗的方法。

卵巢早衰的病因和原因

POI临床环境中的染色体和遗传因素：传统上，超过70%的POI病例被认为是特发性的。然而，全基因组测序的最新进展表明，这些病例中至少30%源于遗传原因 。因此，在仔细评估致病因素后，通过排除即可诊断特发性POI。

• 性染色体异常
• 常染色体异常
• 自身免疫性卵巢损伤
• 传染性原因
• 医源性原因
• 生活方式因素
• 环境原因
• 人乳头瘤病毒 (HPV) 疫苗接种
• 2019年冠状病毒病 (COVID-19) 感染和疫苗接种

POI的临床表现

POI患者可能会出现与自然绝经期间相似的症状。月经不调和不孕症通常在POI诊断前几年发生。此外，POI可引起长期后遗症，需要医生充分询问症状，以避免误诊并确保最佳治疗。

• 月经不调
• 血管舒缩症状和其他雌激素缺乏症状
• 神经系统症状
• 心血管疾病
• 骨矿物质密度 (BMD)
• POI患者的不孕和怀孕

POI的常规治疗方法

POI的治疗包括缓解症状、激素替代疗法、心理支持以及避孕和生育咨询。治疗计划是根据POI的病因、症状的严重程度、家族遗传、基因异常和基础疾病来确定的。

卵巢早衰目前的干细胞疗法

干细胞（SC）是源自胚胎或成体组织的未分化或部分分化的细胞；它们具有独特的自我更新和分化成各种细胞类型的能力。它们大致分为胚胎SC（ESC）、成人SC（ASC）和诱导多能SC（iPSC）。

间充质干细胞 (MSC) 是ASC的一个特定亚群，起源于多种组织，如骨髓 (BM)、脂肪组织 (AT)、经血、脐带 (UC)、羊水、羊膜、胎盘和子宫内膜。SC的医学应用，称为干细胞疗法 (SCT)，利用其固有特性来恢复受损器官的功能。具体来说，SCT有望促进POI患者卵巢功能和卵母细胞的再生。

干细胞治疗卵巢早衰的机制

SC通过参与多种机制在POI中发挥着至关重要的治疗作用（图1）。一个重要的机制是归巢，这是循环或外在SC导航到其预期目的地的生理过程。例如，在骨髓中检测到静脉注射的造血干细胞和祖细胞。尽管间充质干细胞的归巢过程尚不完全清楚，但有望减少成功移植所需的细胞数量。

归巢是干细胞导航至其预定目的地的重要过程，这是干细胞成功和高效移植的关键方面。干细胞分化成各种细胞类型，例如卵母细胞或雌性和雄性生殖系细胞，可以改变不孕症的治疗方法。在干细胞治疗中，旁分泌作用对于影响血管生成、细胞凋亡、疤痕纤维化和免疫反应至关重要。外泌体是一种大小为30至160nm的囊泡，源自干细胞，在调节细胞间通讯中发挥着关键作用。替换邻近卵母细胞中受损的线粒体有可能提高卵母细胞质量。

在再生医学中，旁分泌作用被认为是干细胞最关键的机制。旁分泌作用涉及多种细胞因子的释放，促进新生血管形成、抗炎、抗凋亡、抗纤维化和免疫调节。在POI的背景下，已经观察到来自SC的条件培养基可以保护卵巢免受年龄相关的损伤，这强调了旁分泌机制在改善卵巢功能中的关键作用。具体来说，研究表明间充质干细胞上调肝细胞生长因子（HGF）、血管内皮细胞生长因子（VEGF）、胰岛素样生长因子-1（IGF-1）、表皮生长因子（EGF）、成纤维细胞生长因子的释放2 (FGF2)、粒细胞集落刺激因子 (G-CSF)、白细胞介素 (IL)-8、IL-10、IL-11和IL-15，同时减少肿瘤坏死因子-α (TNFα) 和IL-6。

此外，干细胞移植的治疗功能部分源自外泌体，外泌体是附着在细胞膜上的30-160nm大小的囊泡。外泌体，尤其是源自间充质干细胞的外泌体，对于伤口愈合和修复的治疗潜力目前正在研究中。这些囊泡通过细胞内化、配体-受体相互作用和脂膜融合来调节细胞间通讯，激活参与伤口愈合的信号级联。研究表明，MSC衍生的外泌体可激活蛋白激酶 B (AKT)、信号转导子和转录激活子3 (STAT3)以及细胞外信号调节激酶 (ERK)，同时增加生长因子的水平，例如如HGF、IGF1、神经生长因子 (NGF) 和基质源性生长因子-1 (SDF1) 。鉴于无细胞外泌体疗法具有减轻免疫排斥、血管阻塞风险和肿瘤突变风险的潜力，它比传统干细胞疗法具有更好的临床价值。使用SC作为外泌体的来源是再生医学的另一个有前途的途径。

然而，SC分化对POI患者的影响尚未确定。目前尚不清楚MSC或卵巢SC (OSC) 是否可以分化为卵母细胞。然而，动物研究已证明间充质干细胞可分化为颗粒细胞，表明其具有恢复啮齿类动物卵巢内分泌功能和卵泡发生的潜力。卵巢衰老和线粒体功能障碍之间众所周知的关联涉及POI女性卵母细胞中线粒体DNA (mtDNA) 含量与健康女性相比显着降低。使用抗氧化剂来解决POI患者线粒体损伤的传统方法效果有限。SCT是一种通过隧道纳米管将线粒体运输到邻近细胞来提高卵母细胞质量的创新方法。

治疗卵巢早衰的干细胞类型都有哪些？

胚胎干细胞 (ESC)：ESC源自囊胚的内细胞团，囊胚是人类胚胎受精后3-6天、子宫植入前的一个发育阶段。人类胚胎干细胞（hESCs）可以从不孕夫妇的多余人类IVF胚胎中获得（图2）。与其他SC类型相比，ESC具有多种优势。

(1)人类多能干细胞，包括胚胎干细胞和诱导多能干细胞，表现出多能性，可以分化成其他细胞类型，包括外胚层、中胚层和内胚层。为了从体细胞重编程诱导多能干细胞，使用了OSKM因子。

(2)间充质干细胞来源于中胚层。它们表现出多能性、体外自我更新能力和分化为间充质谱系的潜力。

首先，hESC是源自人类胚胎的正常细胞，而iPSC是由成体细胞产生的。因此，hESC被认为是遗传稳定的。此外，ESC表现出近乎无限的多能性，允许无限的细胞分裂。它们在分化过程中保持正常的核型，并且可以分化成所有三个胚层（外胚层、内胚层和中胚层）。最后，与iPSC相比， hESC诱导免疫原性反应和恶性变化的可能性较小。由于这些特性，胚胎干细胞被认为是再生医学中有前途的来源。

诱导多能干细胞 (iPSC)：诱导多能干细胞（iPSC）由Yamanaka和 Takahashi于2006年首次提出。他们使用四种转录因子Oct4、klf4、sox2和c-myc（统称为OSKM ）成功从小鼠成纤维细胞诱导PSC （图2）。

间充质干细胞：MSC的特点是粘附在塑料表面和成纤维细胞样形态，存在于各种来源中，例如骨髓、AT、外周血、经血、子宫内膜、心脏和肌肉。MSC的围产期来源包括胎盘、UC、脐带血、沃顿胶和胎盘或羊膜。成体组织来源的间充质干细胞通常需要侵入性细胞采集。然而，这些细胞在自体免疫方面具有优势。与此同时，围产期来源的间充质干细胞几乎不会引起伦理问题，因为它们的来源通常被认为是废物，注定要被丢弃。

• 骨髓间充质干细胞 (BMSC)
• 经血间充质干细胞 (MenSC)
• 脂肪组织干细胞 (ADSC)
• 脐带间充质干细胞 (UC-MSC)
• 羊膜间充质干细胞 (AMSC)
• 胎盘源性间充质干细胞 (PMSC)

表1：总结了当前和正在进行的间充质干细胞治疗卵巢早衰患者的干细胞疗法。

干细胞类型	物种	机制	给药途径	结果	参考
胚胎干细胞	鼠类	旁分泌作用 提高卵巢细胞存活率	卵巢内	与 BMSC 类似的结果 恢复激素分泌、卵巢细胞存活率和生殖功能 产生后代	[ 84 ]
多能干细胞	鼠类	miR-17-3p诱导 iPSC向OSE样细胞分化	卵巢内	细胞角蛋白 7 和 ERβ 蛋白表达增加 卵巢组织中纤连蛋白和波形蛋白水平下调 卵巢重量和血浆 E2 水平增加	[ 92 ]
间充质干细胞	马雷	MSC 缺乏持久性 基因表达改变	卵巢内	卵泡计数和血清 AMH 水平没有变化老年母马 的卵母细胞回收率、卵母细胞成熟率和囊胚率没有变化	[ 134 ]
骨髓间充质干细胞	人类	MSC分泌组对GC的影响	卵巢内 （腹腔镜）	接受治疗的卵巢体积增加 50% E2 增加 150% 月经恢复 更年期症状显着改善	[ 99 ]
骨髓间充质干细胞	人类	卵母细胞和 GC 的再生 重建激素或细胞因子谱	卵巢内 （腹腔镜）	AMH 水平升高（0.4 ng/mL 至 0.9 ng/mL） 第 3 天 3 个卵母细胞，1 个 A 级致密胚胎2.7 kg核型正常的 女婴（38 周出生，C/秒）	[ 104 ]
骨髓间充质干细胞	鼠类	自分泌/旁分泌机制 局部 环境（生态位）	卵巢动脉动脉插管术	81.3% 的参与者 5 次妊娠（其中 2 例在 ET 后，3 例自然受孕）的卵巢功能和 AFC 得到改善	[ 105 ]
骨髓间充质干细胞	鼠类	旁分泌作用 改变基因表达 促进血管生成	静脉	排卵前卵泡、 中期 II 卵母细胞、血清 E2、卵巢血管化和自然妊娠数量 增加 细胞凋亡减少	[ 101 ]
骨髓间充质干细胞	鼠类	恢复卵巢激素的产生 卵泡发生的重新激活	卵巢内	总体重、卵巢重量和雌激素反应性器官重量增加 妊娠数量、卵泡数量、AMH 水平、FSH 受体以及 生长卵泡中抑制素 A/B 和 AMH 表达 更高 FSH 水平降低	[ 100 ]
骨髓间充质干细胞	鼠类	miR-21过度表达，调节细胞凋亡	卵巢内	细胞凋亡减少 卵巢重量、卵泡计数和 E2 水平 增加 miR-21上调PTEN和PDCD4 下调	[ 107 ]
骨髓间充质干细胞	鼠类	归巢至卵巢门和髓质 旁分泌调节 无直接分化	静脉	AFC 和血清 E2 水平升高	[ 102 ]
骨髓间充质干细胞	鼠类	防止生殖细胞凋亡和 DNA 损伤	静脉	原始卵泡数量增加	[ 106 ]
骨髓间充质干细胞	兔子	直接分化 旁分泌作用 血管生成	静脉	FSH 降低 E2 和 VEGF 增加 卵泡数量增加，卵泡结构明显正常	[ 103 ]
骨髓间充质干细胞	鼠类	MSC分泌的旁分泌介质	卵巢内	减少 GC 诱导的体内Bcl-2上调凋亡	[ 98 ]
骨髓间充质干细胞	鼠类	重新激活宿主卵子发生 对生态位的间接影响	骨髓 移植	改善长期 生育能力 （所有后代均源自受体种系）	[ 97 ]
人类干细胞	人类	无分化 通过旁分泌作用提高卵母细胞质量	卵巢内	自然妊娠和活产增加 AMH 水平、平均 AFC 和卵母细胞数量没有差异 卵母细胞受精率和胚胎数量更高	[ 115 ]
男性SC	鼠类	归巢至卵巢间质 无直接分化 旁分泌作用	静脉	减少 GC 细胞凋亡和卵巢 间质纤维化 增加卵泡和 E2 数量	[ 112 ]
人类干细胞	鼠类	刺激宿主卵巢微环境后，卵巢细胞中的 mRNA 基因表达模式变得与人类卵巢组织中的相似	卵巢内	更高的 AMH、抑制素 α/β、FSH 受体和 Ki 67 卵巢重量、血浆 E2 水平和正常卵泡数量增加	[ 113 ]
男性SC	鼠类	增强卵巢SC生态位的支持	静脉	原始卵泡和卵母细胞数量增加 妊娠率提高	[ 114 ]
人类干细胞	鼠类	直接分化为颗粒细胞 种系SC的恢复	静脉	改善周期性和生育力	[ 111 ]
脂肪干细胞	鼠类	改善受损的卵巢微环境 抑制PI3K/Akt/mTOR轴的激活	静脉	减少GC细胞凋亡 减少FSH分泌 增加 总卵泡、原始卵泡、初级卵泡和成熟卵泡的数量 增加AMH和E2 改善卵巢微环境	[ 119 ]
脂肪干细胞	鼠类	hADSC外泌体对SMAD通路的调节		卵泡数量增加 增殖增加并细胞凋亡减少	[ 120 ]
脂肪干细胞	鼠类	无直接分化 关于卵泡形成或排卵的基因表达改变	静脉内 或 卵巢内	所有阶段的卵泡数量 增加 GC 细胞凋亡减少	[ 121 ]
脂肪干细胞	鼠类	诱导血管生成 旁分泌作用	卵巢内	VEGF、IGF-1 和 HGF 分泌增加	[ 72 ]
脐带间充质干细胞	人类	通过FOXO3a和FOXO1磷酸化激活原始卵泡	胶原蛋白支架移植	E2 浓度升高 改善卵泡 发育 增加窦卵泡数量 成功怀孕	[ 123 ]
脐带间充质干细胞	鼠类	细胞因子分泌增加 旁分泌作用	静脉	卵泡、AMH 和 E2 数量 增加 FSH 降低 HGF、VEGF 和 IGF-1 蛋白表达 增加 卵巢结构改善	[ 124 ]
脐带间充质干细胞	鼠类	h UMSCs分泌的抗凋亡因子	静脉内 或 卵巢内	改善性激素水平 恢复生育能力卵巢内治疗组 卵巢功能恢复更快静脉注射组和卵巢内治疗组的长期结果相似	[ 125 ]
脐带间充质干细胞	鼠类	无直接分化 RNA表达和信号通路改变	静脉	卵泡数量增多 卵丘细胞凋亡 减少E2水平升高	[ 126 ]
h AEC	鼠类	旁分泌作用 上调 参与细胞凋亡、 血管生成、细胞周期和 免疫反应的细胞因子	卵巢内	用h AEC 或h AFC 条件培养基处理的卵巢中存在健康和成熟的卵泡	[ 129 ]
h AEC	鼠类	归巢至卵巢 分化为GC	静脉	恢复卵泡 发育增加AMH表达	[ 76 ]
AFSC	鼠类	AFSC衍生的外泌体 传递 miR-146a 和 miR-10a	卵巢内	细胞凋亡减少	[ 131 ]
h AFC	鼠类	归巢至卵巢 分化为GC	卵巢内	各个发育阶段的卵泡封闭卵母细胞数量增加 AMH 表达增加	[ 130 ]
干细胞	鼠类	Treg细胞细胞 因子产生的调节	静脉	发情周期 恢复E2水平 升高FSH水平降低 GC细胞凋亡减少pZP3 的作用逆转（TGF-β增加，IFN-γ减少）	[ 133 ]
OSC	鼠类	归巢 分化为早期卵母细胞 （仅当SC到达卵巢皮质边缘时）	卵巢内	后代的产生	[ 135 ]

涉及干细胞移植治疗卵巢早衰的临床试验

ClinicalTrials.gov记录了许多调查干细胞移植治疗卵巢早衰的临床试验，截至2023年12月15日，共有28项注册研究。在该队列中，两项研究被暂停，一项被撤回，另一项被终止。

此外，十项试验的状态仍然未知，其中两项被认为无关紧要。在明确致力于POI SCT的12项试验中，7项已经结束，两项正在积极招募参与者，两项处于预招募阶段。此外，一项试验正在进行中，但目前尚未招募。表2总结了当前和正在进行的临床试验，重点关注使用干细胞治疗卵巢早衰。

标识符	标题	地点	阶段	地位	细胞来源	干预措施	结果	参考
NCT02151890	卵巢早衰干细胞移植后的妊娠	埃及爱资哈尔大学	第一阶段 第二阶段	完全的	SC	腹腔镜下将 SC 样本注入 POI 卵巢	没有发布结果	[ 150 ]
NCT02372474	“这是真正的”自体干细胞治疗卵巢早衰的首个婴儿	埃及爱资哈尔大学	第一阶段 第二阶段	完全的	BMSC （自体）	腹腔镜下注射从髂嵴采集的骨髓间充质干细胞	成功活产	[ 139 ]
NCT05308342	人脐带间充质干细胞治疗卵巢早衰的临床研究	南京大学医学院附属鼓巾医院	不适用	招聘	h UC-MSCs	POI 女性卵巢内注射h UC-MSC	没有发布结果	[ 142 ]
NCT06072794	评估卵巢早衰 (POI) 女性人间充质干细胞外泌体的概念验证研究	最佳健康协会，美国	阶段1	招聘	干细胞	来自h PD-MSC 的外泌体静脉注射给 POI 女性	没有发布结果	[ 146 ]
NCT02696889	干细胞使卵巢早衰恢复活力	伊利诺伊大学芝加哥分校，美国	不适用	完全的	BMSC （自体）	麻醉下抽吸骨髓后，将获得的骨髓间充质干细胞通过腹腔镜注射到 POI 女性的卵巢中	没有发布结果	[ 140 ]
NCT06132542	POI 患者的自体 ADMSC 移植	蒙古国立医科大学，蒙古	阶段1	尚未 招募	AD-MSC （自体）	卵巢注射500万个ADSC	没有发布结果	[ 141 ]
NCT05138367	UCA-PSC 对 POF 女性的影响	中国南京大学	阶段1	完全的	UC 血液-MSC 沃顿氏胶-MSC	第 1 组：卵巢注射 UCA-PSC，然后进行 HRT 第 2 组：卵巢注射 WJ-MSC，然后进行 HRT	没有发布结果	[ 143 ]
NCT02644447	HUC-MSCs 移植与可注射胶原蛋白支架治疗 POF	南京大学医学院附属南京鼓楼医院	第一阶段 第二阶段	完全的	h UC-MSC （同种异体）	第1组：卵巢注射1000万个同种异体h UC-MSCs 第2组：卵巢注射1000万个同种异体h UC-MSCs和可注射胶原支架	没有发布结果	[ 144 ]
NCT04475744	POI 女性中的 4 步 ASCOT 促进卵泡挽救	西班牙巴伦西亚不孕不育研究所，IVI 巴伦西亚	第三阶段	主动，不招聘	粒细胞集落刺激蛋白 PRP	卵巢注射 G-CSF 激活的 PRP	没有发布结果	[ 148 ]
NCT02783937	非格司亭治疗卵巢早衰	埃及南谷大学	第四阶段	完全的	粒细胞集落刺激因子	皮下注射G-CSF（3000万国际单位/毫升），每天两次，持续五天	没有发布结果	[ 149 ]
NCT05494723	YB-1113治疗POI的安全性和有效性	Bright Cell, Inc.，美国加利福尼亚州尔湾	阶段1	尚未 招募	来自h UC-MSC 的YB-1113	小剂量或高剂量YB-1113静脉滴注	没有发布结果	[ 145 ]
NCT01702935	来自卵巢功能不全女性的卵巢干细胞	美国国立卫生研究院临床中心	不适用	完全的	OSC	(1) 通过腹腔镜检查或有临床指征的腹部手术对 POI 女性进行卵巢活检 (2) 在实验室分离卵原干细胞	没有发布结果	[ 147 ]

除了传统的干细胞移植之外，目前正在开发其他新方法。例如，四步自体卵巢干细胞移植 (ASCOT) 试验 (NCT04475744) 涉及将自体BMSC与G-CSF和活化的富血小板血浆 (PRP) 一起注射到卵巢中。对照组不接受任何干预。这项正在进行的III期试验目前正在进行中，但尚未招募参与者。

同样，另一项IV期研究 (NCT02783937) 涉及随机分配接受皮下盐水注射的对照组和每天两次用G-CSF治疗的实验组，持续5天。这项研究的独特之处在于它使用皮下途径，而不是更传统的静脉内或卵巢内途径。鉴于G-CSF与SCT相比更容易获得，这些研究可能为未来POI患者的治疗提供有价值的见解。

结论

人们对干细胞治疗不孕症越来越乐观。尽管过去几十年辅助生殖技术取得了快速进步，但POI问题仍未得到解决。干细胞具有多能性、自我更新能力和分化成各种细胞类型的能力，目前正在积极研究其临床潜力。

目前，干细胞治疗卵巢早衰的主要机制涉及旁分泌作用，如血管生成、抗凋亡、抗纤维化和免疫调节。此外，一些研究报告了分化为卵巢组织细胞。在了解女性生殖细胞方面取得了进展。尽管固定原始卵泡池理论已经被坚持了几十年，但最近的研究证实了卵巢SC的存在。

然而，全面了解干细胞的机制对于其广泛的临床应用至关重要。揭示归巢机制、开发耗时较少的培养方案、减少免疫反应和肿瘤变化的风险以及实现SC的统一生产对于开发有效的治疗方法至关重要。

参考资料：Kim, H.K.; Kim, T.J. Current Status and Future Prospects of Stem Cell Therapy for Infertile Patients with Premature Ovarian Insufficiency. Biomolecules 2024, 14, 242. https://doi.org/10.3390/biom14020242

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