幹細胞，尤其是間充質幹細胞，之所以能有效治療新冠肺炎，主要在於兩大方面：
通過其免疫調節功能，抑制免疫系統過度激活，抑制炎症反應，同時提高機體免疫力，增強抗病毒的能力。通過修復功能，改善微環境，促進內源性修復，修復肺臟損傷，緩解呼吸窘迫症狀。今天主要了解幹細胞修復肺臟損傷的機制。
NO.1 歸巢
歸巢是指細胞到達它們可以發揮局部功能的組織的過程，在以往的研究就有證明，間充質幹細胞可以有選擇性地到達損傷的部位而不是特定的組織。間充質幹細胞需要到損傷部位才能發揮它的功能，所以可以推測，間充質幹細胞的向肺損傷部位的歸巢是整個治療的第一步。
間充質幹細胞的歸巢是一個複雜的過程，由流動細胞與靶組織血管內皮細胞相互作用、趨化因子激活整合素粘附、緊密結合和外滲四個步驟組成。有許多因素影響這個過程，其中比較重要的因素有：
1、炎症因子
在體外實驗中，發現炎症部位的炎性趨化因子的濃度升高與間充質幹細胞的優先遷移至這些部位是有關係的。全身和局部炎症狀態是影響間充質幹細胞歸巢的重要因素。
2、整合素
整合素在白細胞的遷移、趨化和粘附起關鍵作用，VCAM-1是整合素α4β1，β1和α4β7的內皮配體，有實驗證實大鼠的間充質幹細胞可以通過抗VCAM-1抗體的作用而與微血管內皮細胞的粘附性降低，由此，可以推測整合素在間充質幹細胞中也有相類似作用。
3、SDF-1/CXCR4
在以往的實驗中，就有證明SDF-1/CXCR4參與間充質幹細胞的遷移。同時有研究表示，通過提高CXCR4受體的表達，可以提高間充質幹細胞對急性肺損傷的治療效果，這可能也是通過提高間充質幹細胞向肺損傷部位遷移的結果。
NO.2 細胞分化
幹細胞具有較強的分化能力，可以分化成特定的細胞系，呈現特定細胞表型。以往研究認為，細胞分化是幹細胞發揮治療作用的主要途徑。幹細胞的分化途徑有內源性分化和外源性分化兩條途徑：
1、內源性幹細胞分化
自體間充質幹細胞在組織原位或者通過血液循環到達靶器官進行分化、發揮修復作用。在肺組織原位的肺上皮基底幹細胞，可以分化成上皮細胞替代衰老和損傷的細胞進行修復。
2、外源性幹細胞分化
外源輸入的間充質幹細胞可以遷移到肺組織，在損傷部位聚集，分化成特定的細胞。間充質幹細胞可以分化成肺上皮細胞，革蘭氏陰性桿菌細胞壁成分脂多糖LPS可以誘導間充質幹細胞在肺內富集，在損傷部位轉化成上皮細胞或者內皮細胞。
間充質幹細胞也可以是血管的前體細胞型，對肺組織的微血管重構及抗氧化應激都有一定作用。NO.3 旁分泌
更多的研究結果表明幹細胞可以通過旁分泌機制發揮作用，並且在急性呼吸窘迫綜合徵、肺炎、哮喘和慢性阻塞性肺病等疾病模型中都得到驗證。旁分泌是指細胞分泌調節因子，彌散至細胞間隙或組織液，對鄰近的靶細胞進行調節的一種作用方式。研究發現，間充質幹細胞通過旁分泌發揮免疫調節作用：
1、間充質幹細胞在局部分泌血管內皮生長因子( VEGF)，起到肺組織修復和血管重建的作用；
2、間充質幹細胞分泌Bcl-2蛋白，發揮抗凋亡作用；
3、間充質幹細胞分泌INF-γ、IL-10、HGF等細胞因子，發揮抗炎的作用；
4、間充質幹細胞分泌纖維黏連蛋白、骨膜蛋白等，影響肺泡上皮細胞和氣道上皮細胞的遷移，發揮修復作用；
5、間充質幹細胞分泌血管生成素1 (ANGPT1)，可減輕急性肺損傷的症狀、促進內皮細胞的存活、抑制肺毛細血管炎性反應及通透性；
6、間充質幹細胞分泌角質細胞生長因子(KGF)，能夠清除肺泡上皮液體，保護上皮細胞，促進其增殖；
7、間充質幹細胞分泌肝細胞生長因子(HGF)，能夠作用於毛細血管內皮細胞，恢復內皮的完整和減輕通透性，體外實驗表明，HGF能夠減輕肺氣腫和肺纖維化模型的肺損傷。
間充質幹細胞來源外泌體是間充質幹細胞的旁分泌效應物，攜帶有來自間充質幹細胞的某些蛋白質、脂質、DNA及RNA等生物活性物質，是間充質幹細胞發揮治療作用的物質基礎。
外泌體具有其親本細胞在一系列不同疾病模型中的重要活性，包括向多譜系分化、分泌細胞因子、促進細胞增殖和免疫調節。近年來對間充質幹細胞來源外泌體在肺部疾病中的研究日漸增長，它主要是通過抗炎、抗細胞凋亡、促進細胞再生等共同機制發揮作用。
NO.4 細胞間相互作用
間充質幹細胞通過細胞與細胞間的縫隙連接，將線粒體等細胞器轉移至靶細胞發揮調節作用。將多能幹細胞誘導的間充質幹細胞細胞的線粒體轉移至煙燻受損的氣道上皮細胞，可以明顯修復細胞。
間充質幹細胞增加調節性T細胞的比例，升高體內Th1型細胞、降低Th2型細胞的比例，抑制氣道炎症。間充質幹細胞直接作用於巨噬細胞，促進巨噬細胞分泌細胞因子IL-10，或通過調節巨噬細胞促進其他效應細胞產生IL-10，發揮抗炎作用。
間充質幹細胞可以激活單核巨噬細胞系統，這在急性心肌梗死的心肌細胞修復中已有發現。所以細胞間相互作用，可能是幹細胞治療的一種直接的、高效的作用機制。
NO.5載體作用
間充質幹細胞具有低免疫原性，可以逃避宿主攻擊，因而逐漸開始被作為一種載體，攜帶其他目基因或介質進行輸注治療。將攜帶角化生長因子( KGF)基因的質粒轉入間充質幹細胞後進行體內輸注，可以明顯抑制肺部炎症，改善微循環。
間充質幹細胞作為載體發揮的作用，優於慢病毒載體等其他載體的作用。而間充質幹細胞的免疫逃避和對腫瘤組織的趨向性，更是發揮抗腫瘤作用必不可少的。
NO.6 成血管作用
將間充質幹細胞與內皮細胞在體外進行共培養，可促進內皮細胞的增殖、抽芽和遷移，形成血管樣結構。在培養基中加入基質金屬蛋白酶可促進胞外基質降解，促進血管形成。在三維培養體系中，間充質幹細胞是內皮樣血管結構形成的必須條件，加入蛋白酶抑制劑後，可減少內皮細胞的抽芽，表明間充質幹細胞是通過金屬蛋白酶調節血管形成的。
在小鼠心肌梗死模型中，將人的臍帶血來源的間充質幹細胞注射到心肌組織中，可提高受損心肌的血管密度，該研究顯示間充質幹細胞成血管作用是通過旁分泌機制實現的。然而肺組織的間充質幹細胞是如何實現血管再生的目前尚不清楚，需進一步研究闡明。
NO.7 對病原微生物的殺滅
對於已經適當抗菌感染的由膿毒血癥引起的急性肺損傷小鼠，同時使用間充質幹細胞可以顯著降低死亡率，並且能發現細菌的清除率明顯上升。結果說明間充質幹細胞不僅具有殺滅病原微生物的能力，同時這也對特定原因引起的急性肺損傷有治療效果。
有研究表明，間充質幹細胞分泌LL-37在被拮抗後，間充質幹細胞的抗菌能力明顯下降。間充質幹細胞也可以通過提高巨噬細胞的吞噬作用來對病原菌進行清除，間接地表現其抗菌的能力。
也有一些研究發現，在線粒體DNA結合蛋白TFAM一定程度的缺失，會出現中度的線粒體DNA（mtDNA）應激，能夠刺激干擾素刺激基因的一個亞群，從而達到加強抗病毒的效果。
幹細胞治療新冠肺炎，為何能顯示出安全、有效性？安全性很好理解，因為幹細胞免疫原性低，輸入人體後基本不會發生免疫排斥反應，副作用非常小，甚至沒有副作用。
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