2023年4月4日，世界卫生组织发布一份新报告，许多人一生中都会受到不孕不育症的影响。大约17.5%的成年人（全球约六分之一人口）患有不孕不育症，这表明急需让更多有需要的人获得负担得起的高质量生育保健服务。

不孕不育症大约有三分之一是由女性因素造成，女性和男性因素共同造成的情况约占三分之一。其他病例要么病因不明，要么是由男女双方因素共同导致。

不孕症通常是由遗传因素或不健康的生活方式引起的，已经成为全球关注的问题。

男性不育的主要原因包括精子发生障碍和精子质量异常。而女性不孕原因主要是骨盆或腹股沟手术、卵泡发育障碍、排卵障碍、卵巢功能障碍、输卵管受损或输卵管阻塞等。

目前脐带干细胞已成功用于I期临床试验，以治疗因宫腔粘连导致的不孕症(IUA)。试验期间未发现与治疗相关的严重不良事件，部分受试者成功产下健康后代。

01干细胞治疗在不孕症中的应用

由于干细胞具有许多显著的特性，如多向分化、血管生成、免疫调节和旁分泌刺激，干细胞已成为治疗不孕症的一种有前途的选择。

干细胞在各种生殖疾病中的潜在应用。难治性不孕疾病，如非梗阻性无精子症(NOA)、少精子症、弱精子症、严重畸形精子症，以及女性卵巢早衰(POF)、多囊卵巢综合征(PCOS)、宫腔粘连(IUA)、子宫内膜薄等，给医患双方带来极大困扰。干细胞的多能性、自我更新和组织修复特性被认为是治疗男女不育症的巨大前景，已被用于各种不孕症的研究和治疗。

干细胞修复生殖功能障碍的机制包括：

干细胞由趋化因子引导迁移到损伤生殖组织，然后分化整合为体细胞，这些细胞，特别是颗粒细胞，参与卵泡发育和调节卵巢生理，包括排卵和黄体退化。

干细胞也通过产生旁分泌因子帮助改善受损的微环境。

干细胞还通过分泌抗炎因子或增加Treg细胞群的数量来恢复内分泌功能，从而导致免疫抑制。

成体干细胞分离自多种组织，包括骨髓、脂肪组织、脐带胶质、脐带血、人羊水和外周血。目前的研究认为，这些干细胞可以拯救原因不明的不孕症。MSCs是最常见的成体干细胞，迄今为止在人类干细胞中具有最高的多谱系分化潜能。来自骨髓、羊水、胚胎、iPSCs、精原细胞和卵母细胞的干细胞都可以被重新编程以产生生殖细胞。组织特异性常驻干细胞是再生配子的来源，这些都有助于生殖医学的未来研究。下面我们分类叙述：

骨髓间充质干细胞  

从已完成和正在进行的临床研究中获得的结果表明，基于MSCs的疗法在治疗退行性疾病、自身免疫性疾病和遗传性疾病中具有巨大的治疗潜力。

骨髓来源的间充质干细胞是贴壁和异质的成纤维细胞，可能参与血管生成、免疫调节和配子再生。

骨髓间充质干细胞移植可通过抗炎、抗氧化和抗凋亡过程改善PCOS小鼠的卵泡发育。有研究报道，BMSC来源的外泌体携带的miR-644-5p通过靶向细胞的p53来抑制卵巢颗粒细胞的凋亡，从而治疗POF并恢复卵巢功能。

骨髓间充质干细胞还通过抑制颗粒细胞凋亡和促进残留卵巢细胞增殖活性发挥作用。Al-Hendy研究团队证明MSCs可以恢复卵泡成熟和类固醇激素的产生，这可以揭示治疗女性不孕症的信号通路。

一项研究调查了BMSCs联合激素替代疗法治疗子宫内膜萎缩患者，5例子宫内膜异位症患者中，4例子宫内膜厚度从4.2mm(2.7-5)增加到5.7mm(5-12)，1例顺利分娩。

在白消安诱导的无精子症模型中，骨髓间充质干细胞显示出转分化为生精样细胞和增强内源性生育力恢复的潜能。

因此，骨髓来源的间充质干细胞通过改善受损组织或形成生殖细胞，成为男性和女性不孕症的治疗选择。

脂肪干细胞  

ADSCs已被用于解决不育动物模型中的生殖问题。

已经发现ADSCs可以分化为子宫内膜上皮细胞，从而修复受损的子宫内膜在活生物体内。此外，研究还表明，自体ADSC线粒体可以促进老年小鼠的卵母细胞质量、胚胎发育和生育力，这可能是治疗老年妇女生育力降低或不孕的有前途的策略。

南京鼓楼医院胡娅莉主任将绿色荧光蛋白(GFP)-ADSCs与胶原支架结合，作为可降解的生物材料注射到卵巢中。GFP信号主要在卵巢间质细胞中观察到，并且在有胶原蛋白的情况下比没有胶原蛋白的情况下保留更长时间。在这项研究中，ADSCs和胶原的组合微环境在卵巢中聚集，这提高了雌二醇水平，增加了有腔卵泡的数量和大小。

此外，ADSCs可以产生大量的外泌体。研究表明，从修饰的ADSCs中收集的外体miR-323-3p可以促进PCOS卵丘细胞(CCs)的细胞增殖并抑制其凋亡。

ADSCs还可以通过几种处理方法分化为原始生殖细胞(PGC)样细胞。整合素-β3-TGF-β和MAPK通路的激活可能参与了间充质干细胞向生殖样细胞的分化。

Erdal等人报道，在无精子症的大鼠模型中，将ADSCs注射到生精小管后，精子发生完全恢复，并且连续几代继续具有正常的精子发生。ADSCs在睾丸中启动精子发生并分化为精原干细胞(SSC)。在维甲酸和睾酮治疗期间，ADMSCs刺激了雄性生殖样细胞的产生(MGLC)。

脐带干细胞  

脐带是一个有前途的间充质干细胞库。

UCMSCs是具有长期自我更新能力的原始干细胞子集。

大量研究报道，人体UCMSC疗法可以挽救受损组织的结构和功能。潜在的机制之一被认为是旁分泌细胞因子的激活。研究证实，用人脐带间充质干细胞治疗后，衰老小鼠的卵巢功能明显改善。

另一组研究人员观察到，UCMSCs在睾丸中存活了至少120天。他们将UCMSCs移植到生殖细胞缺陷小鼠的小管中，并观察到它们表现出与精子相似的特征。

一项I期临床试验招募了26名符合治疗标准的IUA患者，并在30个月的随访期内评估了将UCSC/胶原支架移植到子宫腔后的临床特征。报告说，20名患者的子宫腔得到改善，没有手术并发症，8名患者成功分娩。

这些研究表明，脐带间充质干细胞在治疗不孕症方面具有很强的应用前景。

人羊水干细胞  

人类怀孕一般分为3个阶段，每个阶段的羊水中含有不同类型的细胞。妊娠中期和第三期(足月)的羊水干细胞具有较高的分化潜能。

在用人AFSCs治疗不育小鼠的研究中，观察到含有生殖细胞成熟因子混合物的培养基可以将来自hAFSCs的胚胎体诱导成生殖样细胞，显示减数分裂生殖细胞标记Blimp1、Stella、Dazl、Vasa、Stra8、Scp3和c-Mos水平升高，但干细胞标记Oct4和Nanog水平降低。

将hAFSCs移植到化学损伤小鼠的卵巢，结果在治疗后2个月，AMH（卵巢中的卵子储备）恢复到正常水平。证明可以通过维持健康的卵泡和防止卵泡闭锁来挽救生殖能力，但它们不能分化为生殖细胞。

未来需要对临床指标进行进一步测试，以确定其功效。

胚胎干细胞  

胚胎干细胞已被发展为一种新的临床策略，然而，免疫障碍、副作用以及伦理问题通常限制了ESCs移植技术的发展和使用。

研究证明，人类胚胎干细胞可以成功分化为精原干细胞。

另外有研究发现小鼠胚胎干细胞在培养时可以发育成卵母细胞样细胞。这些卵母细胞经历减数分裂的第一阶段，发育成类似胚胎细胞的结构。

Liu等报道了来源于胚胎干细胞的细胞外囊泡能够通过调节PI3K/AKT信号通路来改善卵巢早衰患者的卵巢功能。

ESCs在生殖领域的这些应用有利于生育治疗的研究，有助于分析生殖细胞和体细胞的相互作用和分化。

诱导多能干细胞  

诱导多能干细胞(iPSCs)最初来源于小鼠胚胎或成人成纤维细胞，通过转基因获得了类似ESC的特性，并具有三个胚层分化能力。

Renee等人指出，与人胚胎干细胞相比，成人和胎儿体细胞来源的iPSC细胞系在人精子细胞中具有显著增加的生殖细胞特异性标记VASA的表达。

Yang等报道iPSC来源的雄性生殖细胞实现了与生精小管的整合。

据报道，有研究者从无精子症患者的外周血单核细胞转导为iPSCs；另外卵巢早衰患者的特定iPSCs能成功表达女性生殖细胞标记物，同时患者特异性iPSCs实现了分化为三胚层的能力。这为修复复杂染色体重排患者的精子发生和卵子发生提供了一种潜在的方法。

精原干细胞  

SSCs是一种多能干细胞，在男性的整个生殖生命周期中维持生精小管中的精子发生。然而，在损伤后的再生过程中，单个精原细胞群体的命运发生了显著变化。

研究表明，移植具有特定因子如LIF、FGF、EGF和GDNF的支持细胞可以在无精子症患者中恢复SSCs的增殖。因此，在未成熟的睾丸组织中，移植的SSCs和原始微环境之间的相互作用有利于长期的自我更新和完整的精子发生。

Kyle等人通过超声引导将自体和异体SSCs植入接受白消安化疗的猕猴体内。结果显示，移植供体SSCs的同种异体受体成功产生功能性精子并发育成胚胎，并经IVF和ICSI证实。

进一步的临床研究旨在将精原干细胞自体移植技术应用于人类，特别是因放疗或化疗引起的不育症的青春期男性。

卵巢干细胞  

传统根深蒂固的生殖生物学教条认为，由于卵母细胞储备固定，卵母细胞的生成从出生时就停止了，最近的几项研究对此提出了质疑。

Joshua等人将带有GFP的卵巢干细胞被移植到不育小鼠的卵巢中。移植的细胞经历了卵子发生，小鼠产生了正常的GFP标记的后代。

另外Jonathan等人从供体卵巢中分离出具有有丝分裂活性的卵原干细胞(OSCs)，转移人类卵巢组织（体外）中以及小鼠体内，都表现出可辨别的卵泡。

尽管以上结果在理论上暗示了异体卵巢干细胞在治疗年龄相关的不孕、医源性POF等问题上的潜在和显著的进步，但它们的适用性仍有争议。

子宫内膜祖细胞  

人类子宫内膜每月都会再生，这可能是由子宫内膜干细胞/祖细胞介导的。

干细胞/祖细胞存在于子宫内膜的假说在几年前就被提出，但直到2004年才发表了第一个功能证据。

已经鉴定了几种类型的干/祖细胞:CD140b + CD146 +或SUSD2 +子宫内膜间质干细胞(eMSCs)、N-钙粘蛋白+子宫内膜上皮祖细胞(eEPs)和侧细胞(SP)，它们是主要由内皮细胞组成的异质细胞。

Park等人证明子宫内膜干细胞在子宫内膜切除动物模型中的分化和迁移能力以及随后的治疗效果，合理刺激局部子宫内膜干细胞可能在调节子宫内膜厚度中起重要作用。子宫内膜干细胞有望成为促进胚胎成功植入和改善妊娠结局的重要干预策略。

02临床试验

干细胞治疗不孕不育的多个临床试验已经完成或正在进行中。

在这些临床试验中，有17项与干细胞作为治疗卵巢早衰相关，10项与干细胞治疗无精子症相关。

我们重点关注了一下国内的临床研究项目，这其中就包括南京鼓楼医院三项临床研究，包括负载自体骨髓干细胞的胶原支架治疗不孕症、负载脐带间充质干细胞的胶原支架治疗不孕症、负载脐带间充质干细胞的胶原支架治疗子宫内膜薄或有瘢痕的不孕妇女的疗效和安全性，南京医科大学第一附属医院的人羊膜间充质干细胞移植治疗卵巢储备功能减退妇女的安全性和有效性评估，重庆医科大学附属第二医院的羊膜上皮细胞治疗卵巢早衰等等。

03结论和未来展望

不孕症给希望成为父母的夫妇带来了巨大的精神压力。

因此，早期干预对这样的夫妇非常有益。随着计划生育年龄的增加，不孕不育的发生率也在增加。不孕症可能是由女性和男性或两者结合的多种因素造成的。虽然在大多数情况下，单独使用诱导排卵药物或与人工授精联合使用可能有助于解决病因。

然而，一些令人沮丧的情况如无精子症和卵巢功能不全可能需要精子/卵子捐赠和辅助生殖技术，虽然先进的技术可以解决几乎80%的问题，然而还有相当多的夫妇即使在辅助生殖治疗后也不能怀孕。

在这种情况下，干细胞疗法可以为希望拥有自己基因相关后代的夫妇带来希望。

人们正在对诱导多能干细胞(iPSCs)和间充质干细胞进行广泛的研究，iPSCs几乎没有伦理问题，可以提供针对特定人的单倍体配子，间充质干细胞具有最小的伦理顾虑，并来源于各种容易获得的资源，如骨髓、脂肪组织、月经血、羊膜、羊水和胎盘，因其在生殖医学中的应用而越来越受欢迎。

未来人类还需要越来越多的大规模临床试验以获得基于干细胞治疗在人类生殖领域的安全性和有效性的证据。

参考文献：

1、Wu JX, Xia T, She LP, Lin S, Luo XM. Stem Cell Therapies for Human Infertility: Advantages and Challenges. Cell Transplant. 2022 Jan-Dec;31:9636897221083252. doi: 10.1177/09636897221083252. PMID: 35348026; PMCID: PMC8969497.

2、Saha S, Roy P, Corbitt C, Kakar SS. Application of Stem Cell Therapy for Infertility. Cells. 2021 Jun 28;10(7):1613. doi: 10.3390/cells10071613. PMID: 34203240; PMCID: PMC8303590.

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