|
根据世界中风组织的数据，全世界每年有550万人死于中风，脑中风主要分为出血性中风（脑出血）和缺血性中风（脑梗塞）两大类。87%的中风是由于向大脑供血的血管阻塞导致，属于缺血性中风。 尽管最近在创新治疗策略方面取得了进展，但中风仍然是全球死亡和残疾的主要原因之一。干细胞疗法目前因其对中风患者发挥显着治疗效果的潜力而备受关注。各种类型的细胞，包括骨髓单核细胞、骨髓/脂肪来源的干细胞、脐带血细胞、神经干细胞和嗅鞘细胞，在动物中风模型中增强了神经学结果。这些干细胞还通过涉及中风患者的临床试验进行了测试。 除了迅速扩大血栓切除术作为急性缺血性卒中的治疗之外，很少有药物能有效恢复其后遗症。最近，干细胞疗法被认为是一种很有前景的策略，可以在功能上增强缺血性中风的恢复。因此，多种细胞，包括骨髓单核细胞 (BMMNCs)，骨髓/脂肪来源的间充质干细胞（BMSCs/ADMSCs），脐带血细胞 (UCBC) 和造血干细胞，神经干细胞 (NSC) ，嗅觉鞘细胞 (OEC) 等已被探索作为候选供体。动物研究和临床试验表明，这些细胞可能会改善脑卒中后的神经功能缺损，有些细胞已经在临床试验中得到了一些有利的结果。 一、缺血性中风的病理原因 为了协调身体机能，大脑需要大约 20% 的葡萄糖和氧气的整个输出量，这仅相当于总体重的 2%。由于大脑本身储存的能量很少或根本没有，能量供应中断，即使是很短的持续时间，也可能导致灾难性的损害。 缺血性中风通常是由单个血管闭塞引起的，随后通过葡萄糖和氧气的剥夺影响其下游分支功能。尽管脑动脉具有通过确保血液输送来补偿的侧支血管网络，但通常不足以挽救整个缺血区域，因此靠近闭塞血管的缺血区域更容易接受较少的血液。 理论上，受影响的大脑可分为两个不同的受损区域，即缺血核心区和半影区。由于缺血核心内的血流量低于细胞存活所需的阈值，其细胞受到不可逆转的损伤并坏死而死亡，对此无能为力。 相比之下，半暗带的血流量太低，无法支持神经功能，但提供了防止细胞立即死亡所需的最低能量，如果血流及时恢复，脑细胞就会恢复。 因此，目前干细胞移植的治疗策略包括在半影死亡之前拯救它，或通过细胞移植重新获得新的神经元网络。半影区的缺血随时间进展，包括三磷酸腺苷 (ATP) 的消耗；钠、钾和钙离子浓度的紊乱、乳酸增加、酸中毒、氧自由基的积累、兴奋性谷氨酸的释放和细胞内水的积累，可能在发病（急性期）后数分钟至数小时内开始中风。 在此急性期之后，可能会在数小时至数周内发生诸如神经元细胞凋亡、浸润和炎症细胞（中性粒细胞、单核细胞和小胶质细胞）活化、血管源性水肿和颅内压升高等事件（亚急性期）。虽然大脑的状况在慢性期（数月至数年）似乎稳定，但最近的研究结果表明，不利于大脑恢复的炎症和血脑屏障渗漏可能会持续。 目前，标准化治疗，如血栓切除术和重组组织纤溶酶原激活剂 (r-tPA) 治疗，适用于急性期（<4.5 小时）。这些治疗旨在使闭塞的血管再通并挽救半暗带。然而，在短时间内成功应用这些治疗通常很困难，据报道，只有 5-10% 的中风患者有资格接受这种治疗。 据报道，干细胞疗法在所有三个阶段均有效，即急性、亚急性和慢性，据报道对动物模型产生多种影响，例如延长半影期（急性期）、抑制不必要的炎症（亚急性期）、并启动神经/血管生成（慢性期）。 二、干细胞治疗的潜在机制 近年来大量的研究，已经做出了广泛的努力来阐明通过干细胞移植治疗缺血性中风的作用模式。简而言之，已知移植细胞在缺血性中风的各个阶段发挥多种神经和血管保护作用。移植的细胞不仅可以重组神经元网络，还可以减少局部和全身炎症，支持轴突再生和突触萌芽，并减少神经胶质疤痕。这些机制可以细分为两种不同的类型：(i) 细胞分化（细胞置换）；(ii) 分泌旁分泌因子（旁观者效应）。 1.细胞分化 细胞替代可以通过移植细胞分化为神经元或血管细胞来实现，这可以补偿失去的功能，或者通过神经元祖细胞的直接沉降和发育。研究证实离体扩大了缺血脑中的骨髓源性干细胞沉降，并表明移植到大鼠脑中的人 BMSCs 中有 20% 在输注后 72 天仍然存活，并显示出神经元表型 。 一项体内研究表明，缺血性脑中约 50% 的移植干细胞在细胞移植后 2 个月表达神经元表型 。还报告了干细胞向受损区域的迁移。脑内注射的干细胞表达 CXCR4 受体，该受体可以与基质细胞衍生因子-1 (SDF-1)（一种化学引诱物）结合。SDF-1 从受损的大脑中表达出来，干细胞利用这个 CXCR4/SDF-1 轴迁移到大脑的受损区域。 2 .干细胞的旁分泌效应 旁分泌因子的分泌是干细胞功能多能性的一个重要方面，其中这些细胞分泌各种营养因子，如细胞因子、趋化因子和外泌体，从而改善神经元损伤或再生新的神经元回路。 除了促进抗炎和免疫调节作用外，这些因子还诱导抗凋亡作用并动员内源性干细胞 (NSC))/神经祖细胞 (NPC)。这些因子通过直接渗透或细胞外囊泡 (EV) 释放到周围环境中，并通过外周免疫器官（如脾脏和胸腺）直接改善缺血性损伤并下调局部和全身炎症。 EVs 是脂质双层纳米颗粒的膜结构，通过内吞作用运输蛋白质、脂质和核酸。EV 因其低免疫原性和高血脑屏障 (BBB) 渗透性而备受关注，可减少损伤并促进恢复。这些特性及其多功能性使EVs （外泌体）有望成为药物输送的载体。 最近的报告表明，EV 可以通过多种机制改善缺血性损伤，包括缺血性卒中后血管生成的上调、神经发生和自噬的调节。除了拯救受损的脑细胞外，这些因素还能加速内部干细胞的再生。营养因子促进宿主神经元祖细胞的增殖，尤其是那些位于脑室下区 (SVZ) 周围的神经元祖细胞，这些细胞通常是不活动的。 三、全球临床试验情况 1.全球临床试验结果 全球范围内，不同试验以及进行试验的国家/地区之间的方法差异很大。主要有自体 BMMNCs 、自体骨髓间充质干细胞、脐带间充质干细胞等。细胞剂量差异很大，范围在 1 × 10E6 到 1 × 10E9 之间，而移植途径包括静脉内 (IV)、动脉内 (IA)、鞘内或脑室内 (IT) 和脑内 (IC) 途径。血管内途径（IV 和 IA）似乎提供比 IC 移植（106-7）更高的细胞数量（最多 109 个细胞）。
这些试验设立了由非盲患者或盲患者组成的对照组。除了一项研究外，所有研究都报告说细胞疗法没有产生有害影响，而有一项研究使用了异种胎猪细胞，并报告说细胞移植会产生负面影响，导致癫痫发作和运动功能恶化，从而导致试验终止。尽管试验之间的评估方式也有很大差异，但通常采用改良的 Rankin 量表 (mRS)、美国国立卫生研究院卒中量表 (NIHSS) 和 Barthel 指数。 2.中风的急性期的细胞移植治疗 由于在此时间范围内在离体条件下难以扩增自体间充质干细胞，因此选择了 BMMNCs 或同种异体细胞成为首选。这些试验使用静脉或动脉输注移植，没有使用脑内注射。 在此时间范围内，自发恢复强烈影响最终结果，因此在评估结果时应予以考虑。虽然没有设立对照组的较小的早期研究报告了良好的临床恢复，但两项使用对照组的静脉内和动脉输注移植研究报告称，功能恢复组和对照组之间没有统计学差异。 然而，根据他们的事后分析，一项研究表明，接受细胞治疗 24 至 36 小时（试验纳入 24 至 48 小时）的患者在治疗后一年的运动恢复方面有显着改善。这表明早期通过静脉注射接受 BMSCs 的患者受益于治疗。目前，日本正在进行在新的时间过程（24-36 小时）条件下使用这些细胞的研究。 3.中风的亚急性期的细胞移植治疗 一周后长达 6 个月的细胞移植被认为是亚急性治疗。除了 BMMNCs，自体 BMSCs 还用于在大约 1 个月的时间范围内进行体外扩增。静脉注射或动脉移植占试验的大部分，而鞘内或脑室内移植也有报道。 这些研究的结果大多与使用小样本的急性期试验报告的有利结果相似，而较大的随机试验显示出异质性疗效。 科学家Prasad 等人进行的一项大型试验，包括 118 名患者，其中一半在损伤后 7 至 10 天接受了大约 3 × 10E7 自体 BMMNCs。这项 II 期多中心、平行组、随机盲法试验表明，静脉输注 BMMNCs 是安全的，它对卒中结果产生多种有益影响 (BI)。另有研究报道称，与随机对照相比，静脉注射 1 × 10E8 BMSC 可在治疗开始后长达 5 年内实现更好的恢复并降低死亡率。科学家Bhatia 报告了通过自体 BMMNC 的 静脉移植恢复的良好趋势 (P = 0.06)。 4.中风的慢性期的细胞移植治疗 缺血性卒中后 6 个月开始治疗被视为慢性期治疗。目前，该阶段还没有有效的治疗方法，因此人们高度期待建立有效的治疗过程。有趣的是，在这个时间范围内，鞘内或脑室内 (IT) 和脑内 (IC) 注入占了大多数移植途径。然而，只有一项调查脑内移植的研究使用了对照患者，该研究报告说，与对照相比，CD34 阳性造血细胞的脑内移植启动了显着的神经功能恢复。尽管筛查的患者数量很少（每人 N = 6），但与对照组相比，鞘内或脑室内注射导致更好的恢复。静脉移植的结果因试验而异，其中一些研究报告与对照组相比有显着恢复，而其他研究则没有。目前正在进行使用更大患者样本的随机临床试验（NCT02448641、NCT02448641），预计很快就会有结果。 四、未来发展方向 虽然临床试验的结果很有希望，但还有其他因素，例如监管部门的批准和广泛使用干细胞治疗缺血性中风的总体成本。关键是要在细胞资源来源和所涉及的成本之间取得平衡。 1.生产优良细胞（GMP级） 一些临床试验提到了 GMP 级细胞生产，而另一些则没有。GMP 是确保药品生产质量受控以将风险降至最低的系统。它涵盖了生产的所有方面，例如材料的处理和检查、根据标准操作程序 (SOP) 生产药品、药品的适当包装和交付管理。遵循 GMP 既费时又费钱，但是，除非遵循 GMP，否则细胞在许多国家不符合药物使用条件。问题在于每个国家都有自己的 GMP 要求。制药公司需要满足药品生产国的要求。许多监管机构正在共同制定一套通用的药品审批规则，该政策有助于在未来实现更快的药品开发和审批。 2.以低成本生产细胞 许多临床试验是以研究者为导向的试验，政府或公共资金用于细胞生产，细胞制备可能非常昂贵，并且要将干细胞标准化为标准处理方法，需要将成本降至最低。 当前的细胞扩增程序需要经验丰富的技术人员的专业知识。同种异体干细胞适合使用自动化细胞生产机器进行批量生产；然而，当涉及到自体干细胞时，需要创新技术，这些干细胞是定制的，难以适应自动化生产。 细胞物流是另一个关键问题，干细胞与普通低分子药物化合物的不同之处在于，干细胞的功效取决于活力，这意味着必须充分保存细胞。临床试验中常采用干细胞的冷冻保存和运输，但冷冻保存的试剂含有DMSO，可能是有毒试剂，极低温下运输（使用液氮）成本高。因此，以可承受的成本生产和转移干细胞需要进一步优化，例如在各地建立细胞资源库。 结论 干细胞疗法有望改善那些已进入急性期的缺血性中风患者的后遗症，临床试验的结果是有希望的，因为大多数用于干细胞移植的方法是安全的。在急性期首选静脉内或动脉内移植，目的是改善全身和局部炎症。在慢性期首选脑内移植，其中细胞移植被认为是细胞治疗的目标。 参考文献 |
|
|
