摘要
间充质基质细胞(Mesenchymal Stromal Cells, MSCs)是再生医学与细胞治疗领域研究最为深入、应用最为广泛的成体细胞类型之一。自2006年国际细胞与基因治疗协会(ISCT)首次提出MSC鉴定最低标准以来,该领域经历了从概念混淆到本质澄清、从实验室探索到产业化落地的深刻变革。2025年,ISCT发布新版MSC鉴定标准,正式将这类细胞定义为“间充质基质细胞”,终结了长达三十余年的“干细胞”命名争议,并剔除了体外三向分化和贴壁生长等争议性指标,同时将效力评估纳入关键质量属性。凭借低免疫原性、多向分化潜能和强大的免疫调节能力,MSC已在骨关节炎、移植物抗宿主病、克罗恩病、脊髓损伤、心肌梗死等多种疾病的临床治疗中展现出显著潜力。截至2026年初,全球已有12款MSC产品获批上市,超过2000项临床管线正在推进。然而,细胞异质性、体内归巢效率低、大规模生产标准化困难等瓶颈仍制约着临床转化的纵深发展。本文从定义与鉴定标准的历史沿革、组织来源与生物学特性、核心作用机制、临床应用现状、挑战与局限性、前沿研究方向以及未来展望七个维度,对MSC领域进行全面系统的综述分析,旨在为相关基础研究与临床转化提供全景式的知识参考。
关键词:间充质基质细胞;ISCT鉴定标准;免疫调节;旁分泌;细胞治疗;临床转化;细胞外囊泡
1 引言
间充质基质细胞(Mesenchymal Stromal Cells, MSCs)是一类具有自我更新能力、多向分化潜能和免疫调节功能的成体多能细胞群体。自20世纪60年代Friedenstein等人在骨髓中首次发现成纤维细胞样集落形成单位(CFU-F)以来,这类细胞经历了半个多世纪的深入研究,已从基础科学的好奇心发展为再生医学的核心支柱。
MSC之所以成为细胞治疗领域的“明星细胞”,源于其独特的生物学优势组合:其一,来源广泛,几乎可从所有出生后组织(骨髓、脂肪、脐带、胎盘、牙髓等)中分离获取;其二,低免疫原性,缺乏主要组织相容性复合体II类分子(HLA-DR)的表达,使得同种异体移植成为可能,无需免疫配型;其三,强大的旁分泌和免疫调节功能,使其治疗效应不依赖于细胞分化与植入,而是通过分泌生物活性因子调控微环境;其四,伦理争议小,较胚胎干细胞更易获得临床准入。
然而,MSC领域的快速发展也伴随着概念的深层混淆。长期以来,“间充质干细胞”(Mesenchymal Stem Cells)与“间充质基质细胞”(Mesenchymal Stromal Cells)两个术语被混用,共享缩写“MSCs”,导致研究可重复性受损和监管标准模糊。2025年5月,国际细胞与基因治疗协会(ISCT)在《Cytotherapy》期刊发布新版鉴定标准,对这一根本性问题作出了革命性回应:将MSC正式定义为“间充质基质细胞”,终结了历时三十余年的细胞身份争议。
这一术语变革不仅是语义上的调整,更标志着MSC研究从“干细胞分化替代”范式向“基质细胞免疫调节”范式的深刻转变,对基础研究、临床转化和产业监管均产生了深远影响。本文在上述背景下,系统梳理MSC领域的历史脉络与前沿动态,为读者提供一幅从基础到临床、从挑战到前景的完整学术地图。
2 MSC的定义与鉴定标准
2.1 ISCT 2006年标准:经典框架的建立与局限
2006年,ISCT间充质与组织干细胞委员会首次提出定义人多能间充质基质细胞的最低标准,这一里程碑式文件奠定了此后近二十年MSC研究的鉴定框架。该标准提出三项核心条件:第一,在标准培养条件下贴壁生长(plastic-adherence);第二,表达特定细胞表面标志物,即阳性表达CD73、CD90和CD105(≥95%),同时不表达造血谱系标志物CD34、CD45、CD14或CD11b、CD79α或CD19以及HLA-DR(≤2%);第三,在体外诱导条件下具备向成骨细胞、脂肪细胞和成软骨细胞三向分化的能力。
2006年标准的建立极大地促进了MSC研究的规范化。在此框架下,全球不同实验室的MSC研究获得了可资比较的共同语言,为临床前研究和早期临床试验提供了基本的质控参照。然而,随着研究的不断深入,该标准的局限性也日益暴露。学术界对该定义提出了诸多批评,包括其中容易产生误解的细胞分化实验、在功能上定义基质细胞的局限性以及未考虑组织来源等。尤为关键的是,“间充质干细胞”这一命名被频繁使用,造成了人们对这类细胞功能的系统性混淆——大量证据表明,MSC在体内发挥治疗作用的主要机制并非其“干性”(即自我更新和多向分化),而是通过旁分泌和免疫调节实现的基质支持功能。
此外,体外三向分化能力作为鉴定指标也面临科学性质疑:一方面,分化检测方法在不同实验室之间缺乏标准化,导致可比性差;另一方面,三向分化能力本身并无法有效区分真正的干细胞与功能更为专一的基质细胞群体。标准条件下贴壁生长同样存在模糊地带——仅凭贴壁特性难以将MSC与其他贴壁细胞(如成纤维细胞)有效区分。
2.2 ISCT 2025年标准更新:三大核心变革
2025年5月,ISCT通过正式的德尔菲法(Delphi)共识过程,在《Cytotherapy》期刊发布新版MSC鉴定标准,对2006年版体系进行了系统性重构。新版标准聚焦三大核心变革:
变革一:名称规范的明确化。 新版标准明确将MSC定义为“间充质基质细胞”(Mesenchymal Stromal Cells),替代了长期以来被广泛使用但充满歧义的“间充质干细胞”称谓。若研究者仍希望使用“干细胞”表述,则必须提供严格的实验证据以证明细胞确实具备干性特征(如克隆形成率、长期自我更新能力等)。这一规定基于大量科学证据——MSC在体内的主要治疗效果与其分泌作用相关,而非其“干性”特征。同时,鉴于以“MSC”为缩写的研究体量庞大,保留缩写不变以维持该领域的认知连续性。
变革二:鉴定指标体系的优化。新版标准剔除了“体外三向分化能力”和“标准条件下贴壁生长”两项争议性指标。前者因无法有效区分干细胞与基质细胞而被移除,后者因无法有效区分MSC与其他贴壁细胞而被删除。在细胞表面标志物方面,新标准提出了更为严格和细致的要求:阳性标志物仍保留CD73、CD90和CD105,但要求详细说明流式细胞术检测的阈值;阴性标志物明确规定必须包括CD45,以确保细胞群体不受造血谱系污染;要求完整报告每个标志物的检测结果及阳性细胞百分比,提高数据的透明度。
变革三:关键质量属性(CQAs)的建立。新版标准首次将效力(potency)与特性评估纳入关键质量属性,强调必须通过描述这些属性来明确MSC在临床应用中的特征。标准同时强调必须注明MSC的组织来源,承认不同来源细胞存在表型和功能差异。在质量控制方面,新标准要求详细报告培养基成分、传代方法和培养环境参数,并强化了对微生物污染的检测要求。
新旧标准对比概览
| 标准要素 | 2006年版 | 2025年版 |
| 细胞定义 | 间充质干细胞 | 间充质基质细胞 |
| 干性要求 | 须证明体外三向分化 | 若称“干细胞”需额外提供干性证据 |
| 标志物检测 | 定性要求 | 定量要求(阈值与百分比) |
| 组织来源 | 未特别强调 | 必须注明来源差异 |
| 关键质量属性 | 未明确要求 | 须评估效力和特性 |
| 培养条件 | 未规范报告要求 | 须详细报告培养参数 |
(此表整合自友康生物及华龛生物报道)
2.3 命名之变:“从干细胞到基质细胞”的学术意义
从“间充质干细胞”到“间充质基质细胞”的术语调整绝非简单的文字游戏,而是承载着深刻的科学内涵和临床转化意义。
首先,这一正名终结了长达三十余年的细胞身份争议。2025年初,天士力闫凯境博士等在国际期刊《Heliyon》发表的里程碑研究,在全球首次明确揭示了MSC与干细胞在分子层面的根本区别,找到了区分两者的生物标志物,为MSC标准更新奠定了核心基础。ISCT随后发布的新标准则在此基础上将这场学术争论画上了句号。
其次,“基质细胞”的定位更准确地反映了这类细胞的真实治疗机制。已有大量证据表明,MSC在体内发挥治疗效应的主导模式并非分化为实质细胞来“替换”受损组织,而是通过旁分泌可溶性因子和细胞外囊泡来调控微环境中的免疫反应、炎症状态和组织修复过程。当我们将这类细胞视为“干细胞”时,科研与临床期望往往集中在细胞的分化替代能力上,这与真实的治疗机制存在偏差,可能导致临床设计失当或疗效误判。
再次,术语的精准化有助于提升研究的可重复性。过去,由于对“干细胞”含义的不同理解,不同实验室在细胞制备、鉴定和功能评估中采用的标准参差不齐,严重影响了研究间的可比性。新标准要求注明组织来源、详细报告培养和检测参数,将大大增强不同研究之间的数据兼容性。
最后,更准确的细胞定义将为监管部门提供更清晰的评判依据。当MSC被明确定义为“基质细胞”而非“干细胞”时,审批机构能够基于真实的作用机制来制定评价标准,而非被“干细胞”的概念光环所干扰。这对于产业的健康发展具有长远意义。
2.4 ISCT临床研究报告指南的配套规范
与新标准同步,ISCT还发布了MSC临床研究报告指南,共包含33项内容,旨在提高MSC研究领域的临床转化能力、可重复性和透明度。
在MSC治疗组和对照组描述方面,指南要求报告给药途径、剂量、按体重标准化的剂量、产品浓度、递送载体、静脉输注速率、佐剂、对照组特征及对照类型等九项核心信息。在MSC特征描述方面,指南进一步要求报告细胞来源(自体/异体)、供体特征(年龄、性别、体重指数、健康状况等)、组织来源、提取方法、免疫相容性、新鲜或冻存状态、冻存时长等七项核心信息。在效力评估方面,指南要求报告用于证明MSC产品效力的测定方法,以支持MSC治疗在不同疾病背景下发挥预期功能的评估证据。
与会者坚持认为,全面报告临床试验中所用MSC产品的详细信息至关重要,以确保试验参与者的安全,允许研究间的相互比较,并通过系统评价和荟萃分析积累更多知识。这些指南与定义标准的配套推出,构成了MSC临床研究从细胞鉴定到试验报告的全链条规范化框架。
3 MSC的组织来源与生物学特性
3.1 骨髓来源MSC(BM-MSC):最经典的组织来源
骨髓是MSC最早被发现、也是研究最为充分的组织来源。Friedenstein等人早在20世纪60年代即观察到骨髓中存在一类贴壁生长、呈成纤维样形态并可形成集落的非造血基质细胞,即CFU-F。骨髓来源MSC(BM-MSC)在骨髓有核细胞中所占比例极低——仅约0.001%~0.01%,但通过体外扩增培养可获得大量细胞用于研究和治疗。
BM-MSC的优势在于积累了几十年的基础与临床数据,其生物学行为、安全性特征和体内命运追踪均得到了较为透彻的研究。全球范围内最早获批上市的几款MSC产品(如韩国Pharmicell公司的Cellgram AMI、加拿大/美国Mesoblast公司的Prochymal/Ryoncil)均以自体或异体骨髓为组织来源。
BM-MSC的局限性同样明显。采集骨髓需要通过侵入性穿刺手术,给供体带来一定的疼痛和风险。随着年龄增长,骨髓中MSC的含量、增殖能力和分化潜能均显著下降,存在复制性衰老等问题。此外,BM-MSC的体外扩增代数有限,通常在10代左右即出现明显的生长停滞和功能退化。
3.2 脐带与胎盘来源MSC:围产期组织的独特价值
脐带(包括华通氏胶Wharton‘s Jelly、脐血管周围组织和脐带内膜)和胎盘(羊膜、绒毛膜、蜕膜)是近年来备受青睐的MSC来源。围产期组织作为分娩后的医疗废弃物,其采集过程完全无创、无伦理争议,属于真正意义上的“零伤害”来源。
围产期来源MSC具备突出的生物学优势:其一,较BM-MSC具有更强的增殖能力——脐带来源MSC的体外扩增代数可达20代以上,且保持核型稳定;其二,更低的免疫原性——围产期组织在母胎界面发挥免疫豁免功能,其来源的MSC继承了这一“免疫特权”属性,HLA-I表达低、HLA-II缺失,且表达更高水平的免疫抑制分子;其三,更强的旁分泌活性——转录组学分析表明,脐带MSC在炎症调控因子和促血管生成因子的分泌方面表现更为突出。
在全球已获批的产品中,脐带来源的MSC产品日益增多。中国的铂生生物“艾米迈托赛注射液”(瑞博生)即采用脐带来源MSC,已获得中国附条件批准,用于治疗膝骨关节炎等适应症。
3.3 脂肪来源MSC(ADSC):易获取且丰度丰厚
脂肪组织是MSC含量最丰富的组织来源之一。每克脂肪组织所含MSC的数量约为骨髓的500倍以上,且可通过微创吸脂术大量获取。脂肪来源的MSC(ADSC)表达与BM-MSC相似的表面标志物谱系,并具备同等水平的三向分化潜能和免疫调节功能。
ADSC的临床应用优势在于其获取的便利性和供体的广泛性——健康成人的腹部或大腿吸脂可在局部麻醉下完成,且术后恢复快。多项系统综述已证实ADSC在克罗恩病瘘管、瘢痕修复、腺体功能异常和膝骨关节炎等适应症中展现出治疗潜力。2018年,武田制药/TiGenix公司的Alofisel(darvadstrocel)即利用扩增后的异体脂肪来源MSC,成为欧洲EMA首个批准的异体MSC产品,用于治疗克罗恩病复杂性肛瘘,尽管该产品于2024年12月被自愿撤回。
ADSC的局限性在于其功能属性受供体代谢状态影响显著——肥胖或糖尿病供体的脂肪组织中MSC数量和质量均有所下降,这要求在供体筛选阶段即建立严格标准。
3.4 其他新兴来源:牙髓、经血、多能干细胞衍生
除上述三大经典来源外,多种新兴MSC来源正在不断拓展这一领域的研究版图。
牙髓来源MSC(DPSC):从脱落乳牙或拔除智齿的牙髓中分离,具有典型的MSC表型和功能,且在体外表现出更强的克隆形成能力和更快的增殖速率。DPSC的神经嵴起源赋予其独特的分化倾向——在神经诱导条件下较BM-MSC更容易向神经细胞方向分化,为神经系统疾病治疗提供了独特资源。
经血来源MSC:从月经血中收获具有MSC特征的细胞群体,具有完全无创、可周期性重复采集的独特优势。经血来源的MSC已被证明在子宫内膜修复、宫腔粘连治疗等妇科疾病中具有良好的应用前景。
诱导多能干细胞来源MSC(iMSC):通过重编程体细胞获得诱导多能干细胞(iPSC),再定向分化为MSC,代表着MSC来源的新范式。与成体组织来源的MSC相比,iMSC具备无限的扩增能力和可控的质量一致性,可消除供体间变异问题。目前已有至少8家公司参与iMSC治疗产品的开发,包括Cynata Therapeutics和Fujifilm CDI等领先企业。最新研究表明,来源于犬脐带血iPSC的iMSC可通过外胚层诱导途径高效获得,并表达较高比例的MSC标志物。
3.5 不同组织来源MSC的功能差异与比较
随着研究深入,学界已形成广泛共识:不同组织来源的MSC在表面标志物表达谱、增殖能力、分化倾向、分泌组特征和免疫调节活性等方面存在显著差异。这些差异根植于各组织独特的发育起源和微环境——例如,BM-MSC起源于中胚层,而DPSC则带有神经嵴(外胚层来源)的印记。
从临床应用角度看,组织来源的选择应遵循“最优匹配”原则:对于骨与软骨修复,BM-MSC或ADSC凭借其优越的成骨和成软骨分化能力可能更为合适;对于免疫性疾病治疗,脐带来源MSC凭借其更低的免疫原性和更强的免疫抑制活性可能更具优势;对于神经系统疾病,DPSC凭借其神经分化倾向可能是更有前景的选择。
ISCT 2025年标准特别强调必须注明组织来源,正是基于这一科学认知——不同来源MSC的临床应用潜力需要分别验证。随着单细胞组学技术的发展,研究者正在从分子层面解码不同组织来源MSC的功能差异,这将为精准选择最适配的MSC来源提供日益强大的理论依据。
4 MSC的核心作用机制:治疗的理论基础
深入理解MSC的治疗机制,是合理设计临床试验、优化细胞产品和准确评价疗效的理论基石。历经数十年研究,学界已形成基本共识:MSC发挥治疗效应的主导模式并非分化为实质细胞来替换受损组织,而是通过三大核心机制——旁分泌作用、免疫调节和组织微环境重塑——来发挥治疗功能。
4.1 旁分泌效应:从“细胞替代”到“因子工厂”的范式转变
早期观点认为,MSC的治疗价值主要在于其多向分化潜能——移植的MSC“归巢”至损伤部位后分化为特定细胞类型,直接替代受损细胞。然而,大量的体内示踪实验彻底颠覆了这一设想:经过系统输注的MSC在宿主组织中的长期植入率极低(通常<1%),远不足以通过分化替代来解释所观察到的治疗效果。因此,MSC的旁分泌作用被推至聚光灯下,学界逐步形成了“MSC作为因子工厂(cell factory)”的新范式。
MSC通过释放丰富的生物活性分子发挥旁分泌调控功能,其分泌组包括:生长因子家族(VEGF、HGF、FGF、IGF、TGF-β等)、细胞因子(IL-6、IL-10、PGE2、TSG-6等)、趋化因子(SDF-1、CCL2等)、细胞外基质成分及重塑酶(胶原、纤连蛋白、MMPs等),以及近年来受到广泛关注的细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs),包括外泌体(exosomes,30-150 nm)和微囊泡。
以血管新生和组织修复为例:MSC分泌的VEGF和HGF协同促进内皮细胞增殖、迁移和管样结构形成,加速损伤区域的血管网络重建;FGF和IGF则分别促进成纤维细胞和实质细胞的增殖与存活。在氧化应激条件下,MSC分泌的抗氧化因子可清除活性氧,减轻线粒体损伤,保护组织细胞免于凋亡。
旁分泌效应具有显著的可调节性。研究显示,将MSC暴露于促炎因子(如IFN-γ、TNF-α)或低氧环境进行“预处理(preconditioning)”,可显著上调其抗炎因子(如IDO、TSG-6、PGE2)和促修复因子的表达水平。这一发现催生了“微环境模拟预处理”的新策略——通过模拟疾病微环境预处理MSC,使其分泌组获得“定制化”增强,从而实现更精准高效的旁分泌治疗。例如,利用疾病组织匀浆或炎症微环境来源的EV预处理MSC,可更准确地反映疾病的时空特征,从而提升MSC外泌体(MSC-Exos)的治疗潜力。
4.2 免疫调节:MSC在先天与适应性免疫中的核心角色
免疫调节是MSC治疗功能中最具临床转化价值的生物学特性。MSC通过与先天和适应性免疫系统中的多种免疫细胞类型进行双向通讯,发挥精细的免疫调控作用。
对适应性免疫的调控。MSC对T细胞的调节是其免疫调控功能的核心。MSC通过多个并行机制抑制T细胞增殖:分泌IDO(吲哚胺2,3-双加氧酶)耗竭局部色氨酸、产生活性氮氧物质诱导T细胞周期停滞、分泌PGE2下调T细胞活化信号、表达PD-L1/PD-L2诱导T细胞无能或凋亡。尤为引人注目的是,MSC可促进调节性T细胞(Treg)的诱导和扩增,从而在效应T细胞被抑制的同时建立主动的免疫耐受微环境。
MSC对B细胞的影响同样显著——抑制B细胞增殖、抗体产生和趋化能力,同时促进调节性B细胞(Breg)的产生。对树突状细胞(DC),MSC可抑制单核细胞向DC的分化及其成熟过程,导致DC呈现“耐受原型”表型——低表达共刺激分子(CD80/CD86)、低分泌促炎因子(IL-12)、高分泌抗炎因子(IL-10)。
对先天免疫的调控。巨噬细胞极化调控是MSC免疫调节功能的又一核心环节。在促炎微环境中,MSC可通过分泌PGE2、TSG-6等因子,将促炎型M1巨噬细胞重新编程为抗炎修复型M2表型。M2型巨噬细胞转而分泌IL-10、TGF-β等抗炎因子,进一步放大免疫抑制效应,形成正向反馈环路。在脓毒症等过度炎症疾病模型中,这种巨噬细胞极化调控机制使MSC能够有效“钳制”炎症风暴。
MSC的免疫调节活性具有显著的“许可”特征——其免疫抑制功能并非构成性表达,而是在暴露于特定炎症信号(尤其是IFN-γ联合TNF-α或IL-1β)后才被充分“激发”。这意味着在低炎症水平的正常组织中,MSC处于相对的免疫静默状态;而在炎症部位的高炎症因子微环境中,MSC被活化并启动全面的免疫抑制程序。这种“按需激活”的特性赋予了MSC免疫调控的内源性安全机制。
4.3 组织修复与再生:多机制协同的微环境重塑
MSC的组织修复与再生功能是多机制协同作用的结果,远超单一的分化替代范式。
在组织损伤的急性期,MSC通过分泌抗凋亡因子(如HGF、IGF-1、STC-1)保护濒危的实质细胞免于程序性死亡,在梗死、缺血再灌注损伤等场景中具有关键的“细胞保护”价值。同时,MSC分泌的血管生成因子启动局部微血管网络重建,为后续组织再生提供氧气和营养输送保障。在慢性炎症环境中,MSC通过抑制促炎细胞因子(如TNF-α、IL-1β)的产生并促进抗炎细胞因子(如IL-10、TGF-β)的分泌,将局部炎症状态转向修复主导型。
值得注意的是,补体系统的抑制也是MSC促进组织修复的机制之一。MSC可抑制补体系统的过度激活,减少补体介导的炎症损伤,这对慢性炎症和自身免疫性疾病的控制具有重要意义。在血管内皮修复层面,MSC通过分泌生长因子和其他活性分子,促进内皮细胞的修复和再生,维护血管稳态。
最新研究进一步揭示了MSC在胞外基质重塑中的关键作用——通过分泌MMPs降解病理性的纤维化基质,同时产生新生胶原和糖胺聚糖以重建正常的组织架构,从结构和功能性两个维度实现组织的深度修复。
4.4 归巢与迁移:MSC在体内的生物学行为
MSC的归巢(homing)是指系统输注后细胞向损伤或炎症部位定向迁移和驻留的过程。这一行为是细胞与微环境双向通讯的典型体现——损伤组织释放趋化信号(如SDF-1/CXCL12、CCL2、HMGB1等),而MSC则通过表达相应的趋化因子受体(如CXCR4、CCR2等)感应这些信号并向损伤部位迁移。
然而,现实的归巢效率远不理想。体外扩增的MSC由于传代过程中趋化因子受体的下调,其归巢能力受到显著损害。加之系统输注后MSC在肺毛细血管中的非特异性滞留(首过效应),真正到达靶组织的细胞比例往往不到输注总量的1%~2%。针对这一瓶颈,当前已发展出多种增强归巢策略:通过缺氧或炎症因子预处理上调MSC表面趋化因子受体的表达,利用磁导航或超声引导实现物理靶向,以及对MSC表面进行化学修饰以增强其与靶组织的黏附性,或在MSC表面偶联靶向性抗体/肽段等。这些策略目前多数仍处于临床前验证阶段,但它们代表着将MSC疗法从被动性“撒网式”输注提升到主动性“精确制导”治疗的努力方向。
4.5 细胞间直接接触与线粒体转移
除分泌可溶性因子和囊泡外,MSC还能通过直接的细胞间接触介导治疗效应。MSC通过表面表达的黏附分子(如ICAM-1、VCAM-1)及免疫检查点分子(如PD-L1、PD-L2)与靶细胞(T细胞、巨噬细胞等)形成物理性接触,传递抑制信号或建立免疫突触,这在局部免疫调控尤其是对分泌因子传播距离受限的微环境区域中具有独特的不可替代性。
MSC还可通过隧道纳米管(tunneling nanotubes, TNTs)或间隙连接(gap junctions)将功能性线粒体转移到受损细胞中,直接为濒死细胞提供能量代谢支持。这一机制在急性肺损伤、心肌缺血等多种模型中得到了实验证据的有力支持。线粒体转移的发现拓展了MSC机制的认知边界——从传统的蛋白质因子调控延伸至完整的细胞器传递层面,为理解MSC的组织保护功能提供了全新维度。
5 临床应用现状
5.1 全球已获批MSC产品概览
历经数十年的研究积累和产业化探索,MSC治疗正逐步从临床试验走向正式药品。截至2026年3月,全球共有12款MSC产品获得批准上市,涵盖了11项完全批准和1项中国附条件批准。
全球已获批MSC产品概览
| 产品名称 | 公司 | 获批地区 | 组织来源 | 适应症 |
| Queencell | Anterogen | 韩国 | 自体脂肪 | 皮下组织缺陷 |
| Cellgram AMI | Pharmicell | 韩国 | 自体骨髓 | 急性心肌梗死 |
| Cupistem | Anterogen | 韩国 | 自体脂肪 | 克罗恩病瘘管 |
| Cartistem | Medipost | 韩国 | 异体脐带血 | 膝骨关节炎(软骨缺损) |
| NeuroNataR | Corestem | 韩国 | 自体骨髓 | 肌萎缩侧索硬化症 |
| Temcell HS | JCR Pharmaceuticals | 日本 | 异体骨髓 | 急性移植物抗宿主病(aGVHD) |
| Stemirac | Nipro Corporation | 日本 | 自体骨髓 | 脊髓损伤 |
| Holoclar | Chiesi Farmaceutici | 欧洲 | 自体角膜缘 | 角膜缘干细胞缺乏症 |
| Stempeucel | Stempeutics | 印度 | 异体骨髓 | 严重肢体缺血 |
| MesestroCell | Cell Tech Pharmed | 伊朗 | 自体骨髓 | 骨关节炎 |
| Prochymal/Ryoncil | Mesoblast | 加拿大/美国 | 异体骨髓 | 儿童SR-aGVHD |
| 艾米迈托赛(瑞博生) | 铂生生物 | 中国(附条件) | 异体脐带 | 膝骨关节炎等 |
(数据整合自BioInformant报告、博雅干细胞报道)
值得关注的是,韩国和日本是MSC产品获批最多的两个国家,这与两国在再生医学监管方面的超前布局密切相关。韩国早在2011年即批准了全球首款MSC药物(Cellgram AMI),日本则通过“条件性限期批准”制度为再生医学产品进入临床开辟了快速通道。
美国FDA于2024年12月批准了Mesoblast公司的Ryoncil(remestemcel-L-rknd),使其成为首个在美国获得完全商业批准的同种异体MSC产品,适应症为儿童类固醇难治性急性移植物抗宿主病(SR-aGVHD)。这一批准挑战了十年来围绕MSC一致性、效价和临床可重复性的质疑,推动细胞治疗从肿瘤免疫学向主流免疫学延展。截至2026年初,Mesoblast自商品化以来的净营收已接近1亿美元,展示了MSC产品商业化的可行路径。
在欧洲,武田制药/TiGenix公司的Alofisel(darvadstrocel,异体脂肪来源MSC)曾于2018年获得EMA批准用于克罗恩病复杂性肛瘘,但于2024年12月被自愿撤回。在关键的ADMIRE-CD试验中,darvadstrocel治疗组52周联合缓解率达56.3%,显著优于安慰剂组的38.6%(P=0.010)。Alofisel的撤回并非基于安全性问题,而是涉及商业策略考量。
2025年8月,日本厚生劳动省有条件批准了一项针对自闭症谱系障碍的MSC疗法,成为全球首个基于早期临床数据获准上市的针对精神/发育类疾病的干细胞产品。这一事件表明,MSC治疗的适应症版图正在从传统疾病向更广阔的治疗领域拓展。
5.2 重点疾病领域的MSC治疗进展
移植物抗宿主病(GVHD)。GVHD是异基因造血干细胞移植后最严重的并发症之一,尤其是类固醇难治性急性GVHD(SR-aGVHD),死亡率极高。MSC凭借其强大的免疫调节功能,成为GVHD治疗中研究最深入的细胞药物。2024年Ryoncil的FDA批准正是基于其在儿童SR-aGVHD中的显著疗效数据——MSC通过有效调节T细胞介导的炎症反应,控制供体淋巴细胞对受体的免疫攻击,从而在SR-aGVHD中展现出显著疗效。ISCT临床转化委员会针对这一适应症发布了专门的推荐意见,指出尽管MSC制备相对容易,但标准化和商业化仍面临重大挑战。
骨关节炎(OA)与软骨损伤。膝骨关节炎是全球最常见的退行性关节疾病,中国60岁以上人群中患病率超过50%。MSC治疗OA的理论依据在于其兼具抗炎、免疫调节和促进软骨修复的多重功能。韩国的Cartistem(脐带血来源MSC)是全球首个获批用于OA的MSC产品。在中国,上海爱萨尔生物的人脐带间充质干细胞注射液(ixcell huc-msc-o)于2026年3月获得全国首张干细胞《药品生产许可证》,正式进入产业化阶段,用于膝骨关节炎治疗。铂生生物的艾米迈托赛注射液亦用于OA适应症。
克罗恩病。在炎症性肠病领域,脂肪来源MSC是取得最先进监管进展的细胞类型。ADMIRE-CD试验的结果为该适应症提供了关键性证据。除已撤市的Alofisel外,韩国的Cupistem(自体脂肪来源MSC)也在克罗恩病瘘管治疗中获批。临床数据显示,脂肪来源的同种异体MSC在改善疤痕和溃疡、管理克罗恩病方面具有良好的疗效。
脊髓损伤与神经系统疾病。在日本,Stemirac(自体骨髓来源MSC)被批准用于脊髓损伤治疗。该产品通过直接输注至损伤部位,利用MSC的神经营养因子分泌能力和抗炎特性促进神经组织的保护和修复。在肌萎缩侧索硬化症方面,韩国的NeuroNataR已获批上市。最新进展是日本于2025年8月批准的首个用于自闭症谱系障碍的MSC疗法,拓展了MSC在中枢神经系统发育障碍中的治疗应用。
心血管疾病。急性心肌梗死(AMI)是MSC心血管应用的标志性适应症。韩国的Cellgram AMI是全球最早获批的MSC产品之一,通过在梗死区域注射自体骨髓MSC来保护心肌细胞、促进血管新生和抑制病理性纤维化。在慢性心血管疾病方面,针对心衰和严重肢体缺血的MSC疗法正在进行多项临床试验。
5.3 中国MSC药物研发现状
中国已成为全球MSC药物研发最活跃的市场之一。据统计,2025年全年CDE共受理39款干细胞新药(其中38款已获批),覆盖内分泌系统、呼吸系统、神经系统、消化系统、骨关节及自身免疫性疾病等多个治疗领域。2026年截至4月,CDE已受理4款干细胞新药,其中1款已正式获批临床。在所有申报的干细胞新药中,间充质干细胞是绝对主力。
铂生生物的艾米迈托赛注射液(脐带来源MSC)获得中国附条件批准,标志着中国MSC疗法正式迈入产业化新阶段。上海爱萨尔生物于2026年3月获得全国首张2026年度干细胞《药品生产许可证》,进一步推动了细胞治疗药物的产业化进程。
在博鳌乐城国际医疗旅游先行区,特殊政策下的转化应用也在积极推进。2025年12月,针对2型糖尿病的脐带MSC治疗技术获得海南博鳌乐城医疗药品监督管理局的批复,准许在慈铭博鳌国际医院开展转化应用。这一模式既可在真实世界中积累临床数据,又为未来正式获批奠定基础。
5.4 全球临床试验管线态势
截至2025年,在ClinicalTrials.gov注册的MSC相关临床试验已超过2000项,其中处于IV期临床的22项,处于III期临床的131项。适应症分布涵盖自身免疫性疾病、心血管疾病、神经系统疾病、骨科损伤、呼吸系统疾病和代谢性疾病等广泛领域,呈现“多适应症、多技术路线”的蓬勃发展态势。
在临床研究的整体质量方面,一项针对MSC在自身免疫性疾病临床前研究的荟萃分析令人警醒——仅6.7%的评估研究报告了全部五项ISCT最低定义标准。这一发现凸显了推行ISCT 2025年新标准和新报告指南的紧迫性。
6 挑战与局限性:临床转化的瓶颈
尽管MSC领域取得了令人瞩目的研究进展和产业化成果,但在临床转化过程中仍面临诸多科学、技术和监管层面的障碍。这些瓶颈的存在是造成大量临床前研究表现优于后续临床试验的主要原因。
6.1 细胞异质性:供体间差异与批间一致性问题
MSC的细胞异质性是制约其临床转化的根本性科学瓶颈,体现在多个层面:供体间异质性(inter-donor variability)——不同供体(即使年龄相当、健康状况相似)的MSC在增殖能力、分化潜能和免疫调节活性方面存在显著差异;组织内异质性(intra-tissue heterogeneity)——同一组织中MSC并非均质群体,而是包含多个功能各异的亚群(subpopulations);批间异质性(batch-to-batch variability)——即使同一供体、同种来源,不同培养批次的MSC产品在功能活性上也可能存在显著差异。
这种多层次的异质性是MSC与化学小分子药物的本质区别之一——后者具有确定的分子结构和严格的质量一致性,而前者作为活的生物治疗产品,其功能属性受到供体遗传背景、组织来源、分离方法、培养条件和传代代数等多重变量的交互影响。
6.2 体内命运不明:归巢效率低与驻留时间短
系统输注后MSC的体内命运追踪是转化研究的核心难题之一。如前所述,体外扩增的MSC经过静脉输注后,大部分在肺部毛细血管被非特异性捕获,仅有极少比例(通常<1%~2%)能够抵达靶组织。即便到达靶组织的少量细胞,其驻留时间也极为有限——多数MSC在数天至数周内被宿主免疫系统清除。
这种低效的体内分布特征与临床前模型中所观察到的显著治疗效果之间存在明显的“效能悖论”,推动了当前对旁分泌/细胞外囊泡主导治疗机制的深入认识——MSC并不需要大量存活于靶组织中即可通过短暂释放的生物活性因子启动宿主自身修复级联反应。但体内命运的不可预测性仍然是影响剂量设计、安全性评估和疗效可重复性的关键不确定因素。
6.3 规模化生产的挑战:从实验室到GMP
将MSC从实验室小规模培养升级到符合GMP标准的规模化工业生产,涉及一系列复杂的技术和工程挑战。
在培养体系方面,传统二维贴壁培养方式(2D培养瓶/细胞工厂)存在表面积限制,难以满足单次治疗剂量所需的大量细胞(通常为10⁸~10⁹级别),同时操作过程劳动密集、易受污染,批间一致性也难以保证。
在安全性检测方面,MSC产品需经过一系列严格的放行检测,包括无菌检验、支原体检测、内毒素检测、核型分析、致瘤性评估和效力测定等。其中效力测定(potency assay)的开发和验证尤为困难——MSC通过多重机制发挥治疗作用,很难用单一指标(如某个细胞因子的分泌量)代表其整体效力。
生产成本的挑战同样尖锐。同种异体“现货型”MSC产品虽然理论上可以分摊批次制备成本,但大规模培养、质量检测、冻存和物流等各环节累加的成本仍使最终产品价格居高不下,成为患者可及性的现实障碍。
6.4 监管与标准化困境:全球协调的缺失
尽管ISCT标准为MSC的鉴定提供了国际性框架,但到2025年新标准发布之前,各国监管机构在MSC产品的审批标准上仍存在较大差异。韩国和日本通过“条件性批准”等灵活机制促进了众多MSC产品的早期上市,而欧美监管机构则对MSC产品的效力一致性和临床证据提出了更高要求。中国在干细胞监管方面经历了从“医疗技术”到“药品”的双轨制过渡期。
效力测定标准化是各国监管机构面临的共同难题。国际协调的缺失增加了企业全球开发的成本和不确定性,也限制了不同地区临床数据的汇总分析和比较研究。2025年ISCT同时发布新的MSC定义标准和临床研究报告指南,为全球监管协调提供了新的科学基础。
6.5 有效性和安全性悬而未决的问题
尽管大量临床前研究和部分临床试验证明了MSC治疗的显著疗效,但III期临床试验成功率偏低的问题值得深思。从批判性的角度看,若干关键问题仍有待解答:
第一,MSC治疗的起效时间窗口和最佳给药方案尚未系统阐明。对于急性损伤(如心肌梗死),MSC需要在数小时至数天内给药才能获得最大疗效;而对于慢性退行性疾病(如骨关节炎),可能需要反复多次给药维持疗效。
第二,MSC治疗的可重复性问题——不同中心、不同产品的相似临床试验结果有时出现矛盾,这在GVHD治疗中的体现最为明显。供体选择、细胞制备和患者选择等多重变量的交互作用是造成异质性结果的可能原因。
第三,长期安全性数据仍然有限。尽管MSC的短期安全性已得到广泛验证——发热、轻微过敏反应等不良反应发生率和严重程度均较低且可控——但关于MSC在体内长期存活是否可能促进纤维化、异常血管生成或肿瘤进展的理论风险,仍需要通过大规模上市后监测来评估。
第四,疗效终点指标的异质性和非标准化使得不同研究之间的横向比较困难。
7 前沿研究方向:解决瓶颈,提升疗效
面对上述挑战,全球学术界和产业界正在从多个维度积极探寻解决方案。以下前沿研究方向旨在突破MSC临床转化的现有瓶颈,提升治疗的精准性、可重复性和可及性。
7.1 工程化MSC:基因编辑与CRISPR技术改造
基因编辑技术的飞速进步为MSC的功能增强提供了前所未有的工具。CRISPR/Cas9技术在MSC工程化中的应用已成为最受关注的前沿方向之一。
在免疫逃逸增强方面,通过CRISPR敲除MSC的β2-微球蛋白(B2M)基因,可显著降低HLA-I类分子的表面表达,使同种异体MSC能够更有效地逃避受体T细胞的识别和攻击,延长体内存活时间,为实现“通用型”现货MSC产品铺平了道路。
在抗炎功能放大方面,通过CRISPR激活(CRISPRa)上调IL-10、TSG-6等关键抗炎因子的表达水平,可显著增强MSC的免疫抑制效力。同时,利用CRISPR干扰(CRISPRi)敲减TLR4/NF-κB等促炎信号通路的活性,可进一步降低MSC在炎症微环境中被“促炎极化”的风险。
在智能响应性改造方面,通过构筑合成生物学回路,工程化MSC可在感知特定疾病信号(如特定炎症因子浓度)后精确启动治疗性因子的表达,实现“按需释放”的精准调控。
在靶向肿瘤治疗方面,CRISPR改造的MSC展现出重塑肿瘤微环境和增强固有抗肿瘤免疫的双重前景。研究者还通过改造MSC分泌神经营养因子(如BDNF、GDNF),探索其在阿尔茨海默病和帕金森病中的修复潜力,或分泌抗炎因子(如IL-10、TGF-β)以靶向调控类风湿性关节炎和克罗恩病等慢性炎症性疾病。
然而,CRISPR工程化MSC也面临脱靶效应、递送优化和外源基因长期安全性等挑战。
7.2 细胞外囊泡(EVs/Exosomes)作为“无细胞”治疗策略
MSC来源的细胞外囊泡(MSC-EVs),特别是外泌体(exosomes,30-150 nm),正在从“MSC分泌的有趣副产物”成长为独立的“无细胞(cell-free)”治疗平台。
MSC-EVs继承并浓缩了母细胞的核心治疗活性——它们含有丰富的蛋白质、mRNA、miRNA和脂质,可通过在细胞间传递功能性分子来调控受体细胞的基因表达和生物学行为。与传统MSC细胞治疗相比,MSC-EVs具有显著优势:更高的安全性(无致瘤风险,不易引起血栓和栓塞)、更低的免疫原性(不含细胞核及完整的MHC分子,免疫排斥风险远低于完整细胞)、更好的储存和运输特性(可冻干后长期稳定保存,显著降低物流成本),以及更明确的剂量控制(可按蛋白质含量或颗粒数精确计量)。
7.3 预处理策略:提升MSC效力的新范式
通过体外预处理(preconditioning)增强MSC的治疗效力,是当前提高MSC临床疗效的重要策略之一。
常见预处理方案包括:其一,促炎因子预处理(如IFN-γ联合TNF-α)——“炎症许可”策略可上调MSC免疫抑制功能,增强IDO、TSG-6、PGE2等抗炎因子表达;其二,低氧预处理——模拟体内缺血微环境(1%~5% O₂),上调MSC的HIF-1α表达,增强促血管新生因子分泌和抗凋亡能力;其三,三维培养预处理——通过球体培养增强MSC的抗炎和促再生活性;其四,药物或小分子预处理——如使用PKC激活剂增强MSC的CXCR4表达以提升归巢效率。
在此基础上,2025年《Frontiers in Immunology》发表的综述进一步提出了“个性化预处理”的新概念——根据特定疾病的微环境特征,“定制”MSC的预处理方案。例如,利用组织匀浆或来自病变组织的EVs来更真实地模拟疾病微环境的时空特性,从而更精准地提升MSC-Exos的治疗效果。
7.4 三维培养与类器官技术
三维培养系统显著改善了MSC的功能状态。2025年《Biomaterials》发表的研究显示,基于微载体的三维培养系统可显著提升人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)的治疗潜能——三维培养条件下Hippo信号被抑制同时MAPK通路被激活,hUCMSCs表现出显著增强的旁分泌活性和抗氧化能力(IGF2分泌量提升5.2倍、ROS水平降低42%)。结合明胶海绵贴片移植策略,三维培养的hUCMSCs可在肝衰竭小鼠模型肝脏内实现长达6周的驻留,显著延长了生存期。
在类器官构建方面,脱细胞软骨基质微载体已被用于构建功能性软骨类器官——通过hUCMSCs与关节软骨细胞共培养体系,形成的软骨类器官具有促进M2型巨噬细胞极化、模拟软骨发育基因表达轨迹及分泌胶原/GAGs的能力。动物实验证实其可有效修复大鼠膝关节软骨缺损,新生软骨中同时存在人源和大鼠源细胞,提示类器官具有招募内源性干细胞协同修复的潜力。
7.5 iPSC来源MSC:标准化生产的新路径
iPSC来源的MSC(iMSC)正在为解决供体异质性和批量制备瓶颈提供全新路径。通过从单一克隆iPSC起始,可分化为理论上无限扩增、功能一致的MSC群体,从源头消除供体间的不可控变异。
目前全球至少有8家公司参与iMSC治疗产品的开发,其中Cynata Therapeutics的iMSC产品在GVHD和骨关节炎的临床试验中已取得积极进展。最新研究表明,源自犬脐带血iPSC的iMSC可通过外胚层诱导途径高效获得,分化策略和细胞起源在iMSC生成中发挥关键作用。
iMSC应用的关键问题在于如何确保其完全重现天然MSC的全谱系功能特征,尤其是免疫调节活性,以及排除残留未分化iPSC的致瘤性风险。
7.6 生物材料联合策略:支架与靶向递送
生物材料与MSC的联合应用正在从传统的组织工程支架向智能递送和功能增强平台升级。智能水凝胶封装技术可保护MSC免受宿主免疫系统攻击并延长驻留时间。基于磁性纳米颗粒的靶向技术可在外磁场引导下将MSC引导至靶组织,通过基因工程改造MSC使其表面表达靶向性抗体或肽段则进一步推动了“主动靶向”的发展。此外,CAR-MSC仿生纳米平台的开发为利用MSC递送抗肿瘤效应分子提供了新思路。
8 未来展望
8.1 精准化与个体化:从“一类细胞治百病”到“因病因人施治”
MSC治疗正在经历从“粗放式细胞回输”向“精准化治疗”的战略转型。单细胞组学技术的发展为这一转型提供了核心技术支撑——通过对MSC群体进行单细胞转录组、表观组和蛋白质组的系统表征,研究者正在解码MSC功能异质性的分子基础,识别具有最优治疗活性的功能性亚群,并为个体化药物筛选建立新型体外模型。以特定功能亚群而非全谱系MSC混合物作为治疗产品,有望从根本上提升疗效的可预测性和批间一致性。
这一精确分型理念与ISCT 2025年新标准的精神一脉相承——只有精确定义细胞的本质属性和功能特征,才能实现真正的精准治疗。
8.2 适应证拓展:从罕见病到常见慢病的跨越
MSC获批适应证正在从最初集中于罕见病和急重病症(如GVHD、脊髓损伤、ALS),向患病人口巨大的常见慢性病领域延伸。骨关节炎、2型糖尿病、慢性心衰和慢阻肺等疾病将是MSC治疗拓展应用的最大空间所在。
中国正在成为这一趋势的引领者之一——2025年全年38款干细胞1类新药获批临床中,相当比例集中在常见慢性病领域。在海南博鳌乐城启动的2型糖尿病人脐带MSC治疗技术临床转化项目,标志着MSC正在进入这一影响数亿人群的重大公共卫生挑战领域。
8.3 产业化提速:自动化、封闭式生产与成本优化
产业化正在成为MSC领域的核心议题。新一代自动化、封闭式的细胞培养系统(如CliniMACS Prodigy、Quantum细胞扩增系统和3D微载体生物反应器系统)正在加速替代传统的开放式手工操作,实现从细胞分离、培养、收获到制剂的全流程自动化。
在成本控制方面,同种异体“现货型”产品模式(而非昂贵的个体化自体治疗模式)、无血清/无异源成分的培养基开发以及冻存技术的持续改进,正在从多个环节共同推动MSC产品的生产成本下降。
8.4 监管科学进步:国际协调与新标准落地
ISCT 2025年新标准和新报告指南的发布,为MSC领域的国际监管协调提供了全新的科学共识基础。可以预期,未来几年将是新标准从学术界扩散至监管实践的关键窗口期。
在中国,干细胞监管体系正在经历从“双轨制”向“以药品监管为主”的转型。2026年上海发出的首张干细胞《药品生产许可证》标志着药品化监管模式在中国的正式落地。随着更多干细胞新药进入临床试验和上市审批,中国的监管科学能力建设将日益成熟。
在全球层面,MSC产品的效力测定方法标准化、供体筛选标准的国际统一以及上市后安全性监测数据库的共建共享,是监管科学亟需攻克的核心议题。
8.5 人工智能与数字化赋能
人工智能(AI)技术正在为MSC研究注入新的方法论。在细胞产品层面,深度学习算法已用于预测不同培养条件下MSC的质量属性,辅助优化制备工艺参数;在临床决策层面,AI模型正被尝试用于模拟临床试验结果,辅助制定个性化的MSC移植方案;在数据挖掘层面,自然语言处理和知识图谱技术为海量文献中的机制网络梳理提供了高效工具。随着MSC临床数据的持续积累,AI驱动的真实世界证据挖掘将为监管决策和临床指南更新提供重要的辅助参考。
9 结语
间充质基质细胞(MSC)的故事是一个关于科学认知不断深化、自我修正和持续进化的故事。从2006年到2025年的近二十年间,MSC研究经历了从“干细胞分化替代”到“基质细胞免疫调节”的范式转变,ISCT 2025年新标准正是这一认知跃迁的正式确认。
放眼未来十年,MSC领域有望在多条战线上取得突破:iPSC来源MSC和工程化MSC有望解除供体依赖和功能异质性的根本桎梏;MSC-EVs“无细胞”治疗可能为安全性、标准化和成本优化提供全新路径;基因编辑赋能的MSC将在肿瘤免疫治疗前沿开辟新战场;而AI和单细胞组学的深度融入将使MSC治疗从经验驱动加速向数据驱动和精准治疗演进。
然而,对于MSC领域的研究者和从业者而言,值得铭记的是:科学的进步不仅在于技术工具的日新月异,更在于对细胞本质的深刻理解和基于此的理性应用。ISCT 2025年标准用“间充质基质细胞”这一准确命名告诫我们——回归细胞的真实属性,尊重其天然功能,是通向成功临床转化的最可靠航标。
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