激素療法、輔助生殖技術和再生醫學已被用于治療卵巢功能不全 (POI) 引起的不孕癥，但收效甚微。現在是時候通過概述POI患者進化干細胞 (SC) 療法的爭議和前景來對該領域進行調查了。

我們首先討論組織源性SC治療和誘導/工程SC治療的幾種策略，然后列舉機制，包括在生殖組織中誘導的細胞再生能力和由各種趨化因子誘導的旁分泌作用。接下來，我們評估了基于SC的組織工程在逆轉卵巢衰老方面的潛在益處。最后，我們討論了干細胞療法和廣義再生醫學治療卵巢功能不全的臨床可行性。

總之，干細胞療法和干細胞衍生的外泌體，誘導多能干細胞、工程干細胞和組織工程可以為卵巢功能不全患者的生育康復開啟新篇章。揭示潛在的分子機制和生物學功效不僅可以通過動物實驗來促進，還可以通過安全篩選和臨床試驗來驗證干細胞治療卵巢早衰的可行性。

介紹

女性自然絕經的平均年齡約為48-51歲。卵巢功能不全 (POI) 也稱為卵巢早衰 (POF)，是指在月經來潮前因卵巢功能喪失而停止月經。

POI女性的特征是無排卵、雌激素缺乏和原發性或繼發性閉經。

診斷主要基于血清促卵泡激素水平升高（>40IU/L，等于絕經期范圍）。

POI分為三個臨床階段（隱匿性、生化和顯性），而POF在第三階段得到更好的解釋。這種疾病具有高度異質性，具有廣泛的致病原因，包括遺傳、自身免疫、代謝（半乳糖血癥）和醫源性（抗腫瘤治療）。

目前，POI的治療包括激素替代療法、卵母細胞冷凍保存、體外激活和再生醫學等。由于荷爾蒙的副作用，患乳腺癌的風險。最近，體外激活已成為治療POI不孕不育患者的一種有前途的策略；然而，Akt刺激藥物對卵母細胞的負面影響仍不確定。

細胞、組織和器官修復技術已被開發用于治療器官功能障礙；因此，一種稱為再生醫學的替代治療方法蓬勃發展，如圖1所示。再生醫學的一些關鍵組成部分是干細胞 (SC)，干細胞可分為胚胎干細胞和成人干細胞。他們的發展階段。在后者中，間充質干細胞 (MSC) 由于其低免疫原性而具有治療POI的潛力。有幾種類型的MSC，包括骨髓間充質干細胞 (BMSC)、脂肪來源的間充質干細胞 (ADSC) 和外周血單核細胞。盡管越來越多的證據表明SC在動物POI模型中有效，SCs在POI管理中的功效基礎機制仍有待闡明。

臨床前研究和臨床試驗已使用各種干細胞和祖細胞群來測試它們在治療應用中的功效。此外，干細胞還可以分泌一些外泌體，這些外泌體可以通過轉移microRNA、酶和其他一些生物活性分子來發揮旁分泌功能。正在探索下一代方法，包括體外植入重新編程的工程干細胞以優化表型。工程仿生生殖組織（例如封裝在支架中的毛囊）的再生能力仍在評估中。

在這項研究中，我們研究了用于治療卵巢功能障礙的干細胞類型有哪些和工程化的組織特性、潛在的內在機制以及干細胞治療的最新臨床前和臨床進展。我們的討論表明，干細胞療法在逆轉POI誘發的不孕癥方面具有潛在的治療效果。

方法

使用PubMed搜索了截至2023年5月發表的與POI相關的基于SC的治療的原始文章。關鍵詞組合包括“卵巢早衰”、“卵巢功能不全”、“干細胞”、“干細胞療法”、“再生醫學”和“工程組織”。我們專注于SC在POI管理中的潛在機制的研究或調查。在適當的情況下，還搜索了參考列表以查找更多相關報告。本研究共鑒定并評估了128篇文章。確認的文章僅限于全文英文論文。

結果

干細胞的特性

治療卵巢早衰的干細胞類型有哪些？

骨髓間充質干細胞：BMSCs是一種多能成人SCs，可在骨髓微環境中找到。在一定條件下，這些細胞可以分化成各種細胞，如脂肪細胞、軟骨和骨骼。?

由于主要組織相容性復合物II類分子的最低表達和許多抗炎因子的分泌，BMSCs具有低免疫原性。此外，BMSCs可以作為組織修復的候選者，因為它們具有遷移和回到受傷部位的能力。它們通過各種細胞因子譜調節免疫反應和增強相關細胞的功能，積極參與組織損傷修復。

脂肪來源的間充質干細胞：ADSC是存在于脂肪組織中的另一種多能MSC。這些細胞可以通過膠原酶消化和離心密度梯度分離從處理過的脂肪抽吸物中成功分離，這是一種比其他來源（例如BMSC）更痛苦的收集過程。

ADSCs在再生醫學中的最初應用主要集中在它們沿內胚層、外胚層和中胚層譜系的分化潛能。此外，它們對各種細胞因子、趨化因子和生長因子發揮旁分泌作用的能力能夠實現受損細胞的自我修復。

月經血來源的基質細胞（MenSCs）；卵原干細胞/雌性生殖系干細胞：一些SC獨特地來源于女性，包括月經血衍生的基質細胞 (MenSC) 和卵原SC (OSC)。由于MenSC易于獲取且無創，因此已被用于多項研究?？紤]到它們的分化能力和可塑性，我們建議MenSC可以幫助設計新的不孕癥治療方法。

人羊膜間充質干細胞、臍帶間充質干細胞、人胎盤間充質干細胞：在產前期間可以分離出幾種類型的SC。母胎物質，包括羊膜、臍帶和胎盤，是MSCs的來源。羊水SCs和人羊膜上皮細胞通常被稱為人羊膜來源的MSCs (hAD-MSCs)。

嬰兒出生后，臍帶MSCs保持非常低的免疫原性；在源自臍帶的MSCs中，源自臍動脈的血管周圍SCs (PSCs) 比源自臍靜脈的PSCs或沃頓膠質衍生的MSCs表現出更高的Notch配體Jagged1表達, 這表明它們有前途的血管生成潛力。人胎盤來源的MSCs (hPMSCs)，也稱為人絨毛膜板來源的MSCs，通常用于卵巢功能的重建。hPMSC已被證明可以分泌多種細胞因子，包括粒細胞集落刺激因子、趨化因子（CC基序）配體5和IL-6/-8/-10。

誘導多能干細胞：誘導多能干細胞（iPSC）的首次成功衍生發生在2006年。?研究人員將四種轉錄因子Oct4、Sox2、C-Myc和Klf4引入體細胞并獲得了iPSC。盡管已經報道了iPSC可能存在的風險，例如遺傳和表觀遺傳異常，以及由于c-Myc等癌基因的過度表達而增加的癌癥風險，但iPSC仍然具有恢復卵巢功能的巨大潛力。

工程化的干細胞：基因編輯技術可用于生產與其自然特性相比具有高級功能和特異性的SC。這些工程方法將有助于深化下一代SC的價值和臨床適用性。?

MSCs的基因修飾是通過轉染各種載體來優化表型來實現的。首先，敲除人類白細胞抗原基因可以降低同種異體SC的免疫原性，并提供通用供體細胞的潛在來源。其次，修飾的MSC可以顯著改善靶向遷移。第三，工程化的 MSC 能夠過度表達細胞因子和生長因子以增強組織修復。例如，治療可能包括轉染 microRNA (miR)-21慢病毒載體、質?；蛄姿嵫軆绕どL因子 (pVEGF) 以過表達某些調節因子和熱休克預處理以增強MSC的活力。

干細胞來源的外泌體：最近的一項研究表明，MSC可以分泌外泌體，外泌體作為多種生物活性分子的貨物，包括酶、mRNA、tRNA、miR和熱休克蛋白[圖2]。外泌體可直接影響細胞間通訊和信號轉導，從而調節細胞的生物學行為。外泌體可作為脫細胞治療的理想選擇，因為它們可降低腫瘤形成或在MSC期間植入異位組織的風險移植及其廣泛的來源和容易獲得。研究表明，MSC外泌體通過植入miR-644-5p和miR-10a等功能性miRNA，在POF小鼠模型中抑制化療誘導的顆粒細胞 (GC) 凋亡。

潛在的治療效果

根據干細胞類型列出了干細胞治療的臨床前研究 [補充表1]。在補充表2中提到的臨床研究中，大多數包括促卵泡激素水平>20或25IU/l、年齡在40歲以下、臨床診斷為POI的患者。我們總結了針對POI的下一代基于SC的療法，包括使用iPSC、工程SC、外泌體和工程組織進行治療。

總之，干細胞移植后次級、初級和原始卵泡的數量增加，卵巢質量改善。此外，雌二醇和抗苗勒管激素的血清水平升高，而卵泡刺激素水平隨著雌二醇水平的升高而降低。這些結果表明卵巢功能的恢復。然而，需要更好地闡明漸進表型的潛在機制。

干細胞治療卵巢早衰的作用機制研究

干細胞的分化特性：SC傾向于遷移到受損的組織部位，這會刺激卵巢恢復。多種趨化因子和生長因子受體，例如（CC基序）配體5、血管細胞粘附分子-1、IL-8受體、肝細胞生長因子 (HGF)、P-選擇素和基質金屬蛋白酶（MMP；MMP-2）在許多研究中，這些細胞分化成其他細胞類型（例如脂肪細胞、成骨細胞、神經元和內皮細胞）的能力已在體內和體外。一項研究表明，卵巢來源的間充質樣SCs具有高度可塑性，可以分化成成骨組織和軟骨形成組織以及原始生殖細胞的前體。

干細胞的旁分泌作用：人們普遍認為，SC的恢復作用更多地依賴于旁分泌活動，而不是多能分化[圖3]。SC的旁分泌活動是指它們分泌趨化因子、生長因子、激素和其他生化信使來調節相鄰細胞的能力。旁分泌信號通過觸發血管生成、抗炎、免疫調節、抗細胞凋亡和抗纖維化途徑。

(a) GC 的凋亡受到細胞因子、微小 RNA、轉錄調節因子和基因的活性的抑制。細胞因子包括 VEGF、HGF、FGF2和IGF-1。(b) MMPs、TGF-β1、VEGF、bFGF、ADM 和 ET-1 可以保護卵巢免受纖維化。(c) 增加VEGF、FGF2、HGF、血管生成素、TGF-β1、MMP、IGF 和 MCP1 的分泌促進目標血管的血管生成。(d) 分泌HGF、TGF-β和PGE2調節T輔助細胞17和T調節免疫細胞的比例。(e) HO-1/-2的規管表達改善氧化應激，導致SOD1增加和ROS水平降低。

抗凋亡作用：當10%的GCs發生凋亡時，卵泡會發生閉鎖。多項研究表明，不同的MSCs在化療引起的卵巢毒性中具有保護和再生作用，SCs 的抗凋亡機制與某些細胞因子、外泌體miRNA、轉錄生長因子，包括 VEGF、HGF、成纖維細胞生長因子 2和胰島素樣生長因子-1，由 MSCs 產生可能抑制GCs中的細胞凋亡許多信號通路參與抗細胞凋亡作用，包括IRE1-α和神經生長因子/TrkA，已得到證實。

抗纖維化作用：卵巢纖維化可由機械性或低溫性卵巢損傷誘發。有證據表明，多種細胞因子，如MMPs、轉化生長因子（TGF）-β1、VEGF和內皮素-1，與POI相關的纖維化有關。值得注意的是，已發現POI患者的TGF-β1水平增加，這可能是由于加速卵泡閉鎖導致的纖維化?？估w維化作用與HGF、堿性成纖維細胞生長因子和腎上腺髓質素有關。MSCs可能影響上述細胞因子以抑制成纖維細胞的增殖和細胞外基質的沉積。SCs的抗纖維化作用的內在機制需要進一步澄清。

血管生成作用：重要的是，間充質干細胞會產生大量細胞因子，其中一部分可以促進各種組織的新生血管形成。SCs通過多種生物活性因子促進血管生成和卵巢恢復，包括VEGF、成纖維細胞生長因子 2、HGF、血管生成素、TGF –?β1、MMP、胰島素樣生長因子和單核細胞趨化蛋白1。

免疫調節和抗炎作用：據報道，各種類型的SC可調節卵巢炎癥和免疫系統。在PMSC移植的POI小鼠中，卵巢恢復后Th17/Tc17和Th17/Treg細胞比率通過PI3K/Akt信號通路降低；同樣，ADSC移植促進Treg增殖，臍帶間充質干細胞減少Th1/Th2細胞因子hAD-MSC移植還可以通過腫瘤壞死因子-α的活性減少卵巢中的炎癥反應。

抗氧化作用：在卵巢中，活性氧的過度積累可以通過減少卵母細胞成熟和GC黃素化來誘發不育，這會降低卵母細胞質量和生殖結果。

展望

在過去的50-60年里，SC治療的領域大大增加了。幾十年前，第一代（主要的、組織來源的）SC用于實驗室和診所，而第二代細胞（人類胚胎干細胞 (hESC) 和iPSC）在過去5-10年中用于基礎研究。最近，iPSCs的功能性卵母細胞衍生已經實現，這為卵巢保留不足的女性帶來了新的希望。與SC工程工具包一起，工程SC可用于新的治療應用。

干細胞治療對卵巢早衰患者有明顯的優勢。

首先，與激素替代療法和卵母細胞冷凍保存等常規方法相比，SC療法可以更好地恢復卵巢儲備，促進卵泡生成，防止GC凋亡，調節卵巢激素的分泌。其次，SC療法可能適用于化療引起的POI患者。

盡管可以通過使用MSCs作為替代方案來解決有關胚胎SCs移植的倫理問題，但對于治療用途，仍有幾個問題需要解決。

首先，使用SC的一個主要缺點是無法獲得高質量的材料。移植方法可能是侵入性的，并可能導致術后副作用，例如免疫反應。

其次，實驗模型之間存在變量使得難以標準化SC的功效。

第三，由于SC療法是一種基于細胞的療法，其安全性需要進一步評估，因為存在在體內形成腫瘤或異位組織的風險以及MSC在全身注射途徑中的不準確遷移。值得注意的是，類器官工程領域有望通過材料、工程和臨床興趣的廣泛應用來改革醫學。

臨床研究發現干細胞和外泌體，包括miR，對恢復卵巢功能具有積極作用，包括血管生成和遺傳穩定性。人類SC治療POI不孕癥患者的應用仍處于臨床前試驗和臨床研究的非常早期階段。

參考文獻：

Pei ZL，Wang ZY，Lu WH，Zhang FF，Li X，Tong XY，Feng Y，Xu CJ。對卵巢早衰的干細胞治療的見解。Reprod Dev Med 2021；5:237-46。

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