摘要：干細胞治療在再生醫(yī)學中的研究在治療神經(jīng)疾病方面顯示出巨大的潛力。具體來說，間充質(zhì)干細胞、來自臍帶的成體干細胞和胚胎干細胞已被用于動物模型和臨床試驗來治療自閉癥譜系障礙。自閉癥譜系障礙（ASD）是一種不可治愈的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其特征是行為和神經(jīng)解剖學異常，通常與其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病同時發(fā)生，包括焦慮、抑郁和強迫癥。目前正在研究干細胞療法，以減輕ASD患者常見的行為傾向。

什么是自閉癥譜系障礙？

自閉癥譜系障礙（ASD）是一個術(shù)語，用來描述一系列復雜的、異質(zhì)性的神經(jīng)發(fā)育障礙，其特征是早發(fā)和兩個主要領(lǐng)域的核心特征：社會交流和受限的、重復的感覺-運動行為。

精神障礙的診斷和統(tǒng)計手冊，第五版（DSM-5）識別自閉癥的五個類別：社會交流和社會互動，限制，重復的行為和興趣，癥狀出現(xiàn)在早期發(fā)展，癥狀導致臨床功能障礙和缺乏更好的解釋由智力殘疾或全球發(fā)育遲緩。

ASD患者傾向于目前或通過歷史呈現(xiàn)社會互惠、非語言溝通、發(fā)展、維持和理解關(guān)系的困難，以及刻板重復行為、堅持相同、過敏或低敏感和高度限制、固定利益的可能性。除了典型的癥狀外，ASD患者還有其他注意缺陷多動障礙（ADHD）、抑郁、焦慮和癲癇、免疫系統(tǒng)減弱、免疫系統(tǒng)功能障礙和神經(jīng)炎癥（表1）。

先前的研究也表明，大多數(shù)ASD患者存在神經(jīng)解剖學異常，這將他們與神經(jīng)典型個體區(qū)分開來。這些因素包括產(chǎn)前額葉皮質(zhì)的過度生長、體積的區(qū)域特異性變化、白質(zhì)或灰質(zhì)的改變以及區(qū)域之間的長期連接。ASD的發(fā)育開始于胚胎早期階段，導致大腦發(fā)育、神經(jīng)元組織和細胞繁殖和分化的破壞，進而導致神經(jīng)遷移、神經(jīng)元異常成熟、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能下降、突觸發(fā)生并發(fā)癥、層狀組織紊亂和神經(jīng)炎癥(圖1)。

ASD通常在兒童早期通過行為分析進行診斷。自閉癥譜系障礙是一種流行的疾病，影響著全球近1-5%的人口，但其病因和發(fā)病機制仍是相當未知的。目前，還沒有已知的治療方法，也沒有美國食品和藥物管理局批準的直接治療ASD的藥物。替代治療方案包括幫助控制癥狀的療法，包括行為和教育干預(yù)、音樂和藝術(shù)療法、營養(yǎng)療法和針對常見并發(fā)疾病癥狀的藥物治療，如焦慮和抑郁。

近年來，研究人員一直在討論利用干細胞療法來改善與ASD相關(guān)的神經(jīng)解剖學異常的行為表現(xiàn)，最終提高生活質(zhì)量的可能性。

什么是干細胞？

干細胞治療是一種使用被稱為干細胞的特殊人類細胞來替代和修復體內(nèi)受損組織或細胞的方法。干細胞是一種來自單個細胞的人類細胞，其特征是它們具有自我更新和分化成不同類型的細胞的能力，用于全身不同的目的。

它們存在于人類生命的所有階段，包括胚胎期、胎兒期、兒童期和成年期。干細胞起源于胚胎階段，因為人體從受精卵發(fā)育而來，并進入三個胚層：內(nèi)胚層、中胚層和外胚層。每一個胚層都能產(chǎn)生特定的器官。一些祖細胞，或幫助生殖層分化和發(fā)育為器官的干細胞的后代，仍未分化，并被保留為組織干細胞，存在于骨髓、血液、肌肉、肝臟、大腦、脂肪組織、皮膚和胃腸道中。

這些組織干細胞可能在組織內(nèi)保持長時間的休眠，并在需要修復時增殖。位于骨髓、肺、胃腸道和肝臟內(nèi)的組織干細胞通常與正常周轉(zhuǎn)或損傷的正常增殖有關(guān)。位于胰腺、心臟或神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的組織干細胞只有在需要替代特定的損傷細胞時才與增殖相關(guān)。由于人類干細胞具有不斷更新和分化的能力，因此在再生醫(yī)學中得到了廣泛的研究和應(yīng)用。

討論

對于具有復雜的病理生理學的神經(jīng)發(fā)育疾病的干細胞療法，如自閉癥譜系障礙。由于其不可治愈的狀態(tài)和缺乏USFDA批準的藥物治療，目前正在研究多種干細胞療法用于治療ASD的臨床和動物試驗（表2）。

干細胞治療自閉癥的動物模型與臨床試驗研究

動物模型目前在研究干細胞治療ASD表型表現(xiàn)的潛力方面發(fā)揮著重要作用。ASD是一種人腦疾病，主要通過改變典型的人類行為來表現(xiàn)出來。因此，動物模型不能完美地模仿在人類中出現(xiàn)的ASD。然而，動物模型的使用仍然成功地為患者提供了關(guān)于ASD信息的重要基礎(chǔ)，提供了無法通過臨床試驗獲得的關(guān)于該疾病表型的新數(shù)據(jù)。

ASD研究中最常用的動物模型之一是黑棕近距離尿（BTBR）近交系，它會自發(fā)地發(fā)展出與ASD患者相似的大腦和行為異常。此外，該品系的小鼠表現(xiàn)出腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）信號通路減少，海馬體的神經(jīng)發(fā)生減少，表現(xiàn)出認知僵硬，并表現(xiàn)出重復的行為。

Segal-Gavish和他的團隊進行的一項研究利用BTBR小鼠模型來研究間充質(zhì)干細胞（MSCs）在ASD治療中的潛力。間充質(zhì)干細胞因其在損傷組織再生中的旁分泌作用而成為本研究的主要重點。我們使用了來自杰克遜實驗室的兩組不同的BTBR繁殖小鼠，并隨機分配到安慰劑治療條件或MSC治療條件下。

在MSC治療條件小鼠腦室內(nèi)注射50000個0.9%生理鹽水/μL，安慰劑治療小鼠注射生理鹽水。在三周的恢復時間后，進行了一系列的社會和行為測試，以檢查任何明顯的變化，包括野外測試、跑步/卡輪試驗、水t迷宮試驗、三室社會試驗和互惠二元社會互動測試。每只老鼠的得分都是z標準化的，因此得分越高，表明人類模仿ASD的行為越嚴重。本研究的結(jié)果是，間充質(zhì)干細胞治療成功地減少了重復行為，如挖掘和自我梳理，降低了認知剛性，改善了整體社會行為（圖3）。

除了動物模型研究，利用干細胞治療自閉癥的研究已經(jīng)進行了有希望的研究。一項由DrGretaShroff主要關(guān)注于使用ESCs來增加3名先前診斷為ASD的兒童患者的大腦血液灌注，以改善與ASD相關(guān)的行為異常，包括精細運動、溝通和社交技能。

本研究中的胚胎干細胞治療分為多個階段

在第一階段，患者接受0.25mLESCs肌肉每天一次啟動身體，1mLESCs靜脈每周兩次加強干細胞在一個特定區(qū)域和1-5mLESCs每周補充介紹干細胞引入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。此外，我們還使用了一種鼻噴霧劑來幫助吸收ESCs進入大腦。在T1后6-8個月恢復后，又進行了4個T2、T3和T4期。在這些階段，也給予了相同的處理，試圖提供額外的ESCs來幫助再生。

本研究的第一個患者病例是一個三歲男孩，表現(xiàn)為行為異常，如很少或沒有眼神接觸，注意力持續(xù)時間低，很少或沒有社交互動，低功能獨立性，反復拍動手，不能清晰或準確地說話。除了ASD的行為表現(xiàn)外，患者還表現(xiàn)為其大腦額葉和顳葉區(qū)域的灌注不足。患者接受了三次胚胎干細胞治療。

在第一輪ESC治療后，患者在眼神交流、說話、社交和拍手等行為上都有所改善。在4個月后的第二次治療后，患者在眼神接觸、言語、社交互動和功能獨立性方面都有了額外的改善。如圖6所示。腦部掃描顯示左側(cè)小腦和大腦灌注不足。在第三次也是最后一次ESC治療療程后，患者在幾乎所有關(guān)注的領(lǐng)域都表現(xiàn)出改善，主要是在眼神接觸、注意力、重復行為、獨立性和社會互動/意識方面(圖4)。

本研究的第二例患者是一名10歲男孩，表現(xiàn)為言語和行走能力受損、低智商、低注意力、認知障礙、感覺感知受損和強迫癥。他的腦部側(cè)側(cè)掃描顯示左側(cè)小腦區(qū)嚴重灌注不足(圖5)。在接受4次ESC治療后，患者的認知能力、溝通能力、協(xié)調(diào)運動能力、免疫系統(tǒng)能力均有所改善，小腦區(qū)灌注明顯減少。

本研究的第三例患者是一名4歲的男孩，表現(xiàn)為精細運動技能和溝通能力受損、反復拍手行為、攻擊性和言語發(fā)育遲緩。此外，該患者還表現(xiàn)為腦額葉和顳葉以及小腦區(qū)的中度低灌注。在接受了與前兩名患者相同的四次ESC治療后，該患者的社交技能有了顯著改善，包括眼神接觸、言語和運動技能(圖6)。

干細胞治療自閉癥的臨床案例二：Dawson及其同事進行的另一項研究調(diào)查了臍帶血來源的干細胞治療對兒童ASD癥狀的影響。我們假設(shè)，這些干細胞治療將通過減輕腦內(nèi)的炎癥過程來幫助ASD癥狀。在這項研究中，25名年齡在2-6歲之間，確診的自閉癥兒童和一個合格的自體臍帶血單位參與了研究。

在干預(yù)前、6個月后和12個月后分別進行了通過一系列行為和功能測試進行的初步基線評估。在這個實驗中，參與者被給予一劑1-5×10⁷TNCC/kg的自體臍帶血靜脈注射2至30分鐘，然后靜脈輸液30分鐘至1小時。在注射后，通過父母報告的測量、臨床評估和客觀的眼球注視跟蹤測量，觀察到行為的顯著改善。

父母報告的措施主要關(guān)注社會化、溝通和適應(yīng)行為。在輸注后的前6個月內(nèi)發(fā)現(xiàn)這些區(qū)域有統(tǒng)計學意義的改善，并在輸注后的12個月保持穩(wěn)定。

特別是，非語言智商得分較高的參與者與社交能力和適應(yīng)行為的改善呈正相關(guān)（26）。臨床措施側(cè)重于評估ASD核心癥狀的嚴重程度。注射后6個月，36.4%的參與者被評為“大大改善”，13.6%的參與者被評為“非常改善”的。

其他的臨床測量集中于口頭單詞與視覺圖片匹配的能力，顯示57%的參與者在基線和6個月之間有改善，68%的患者在輸注后6個月和12個月之間有改善。最后，利用計算機化的眼球注視跟蹤評估來觀察被非社會刺激包圍的各種社會刺激的注意和眼球運動。結(jié)果顯示，注射干細胞后，對社會刺激的參與度增加了20%。

干細胞治療自閉癥的臨床案例三：Nguyen Thanh及其同事進行的一項類似研究檢查了自體骨髓細胞移植與教育干預(yù)在兩年內(nèi)對診斷為ASD的兒童的使用情況。在這項實驗中，30名年齡在30歲至37歲之間、兒童自閉癥評定量表（CARS）評分為37分的參與者被選擇接受兩次鞘內(nèi)單核細胞輸注。單核細胞最初通過髂前嵴穿刺收集，通過Ficoll梯度離心分離，并鞘內(nèi)輸注在5mL混合生理鹽水的溶液中。

患者接受了首次輸注，隨后根據(jù)早期啟動丹佛模型手冊進行了為期八周的教育干預(yù)，然后在首次輸注六個月后接受了第二次輸注。在基線時定期進行臨床檢查，然后在初次移植后6個月、12個月和18個月進行。

顯示出近4個點的下降，并且各種行為癥狀顯示出改善（圖7）。治療后18個月內(nèi)，社交互動從37%增加到97%，眼神交流從23%增加到93%，表達語言從47%增加到93%；重復行為從53%減少到43%。此外，還觀察到通過Vineland自適應(yīng)行為量表第二版（VABS-II）測量的溝通、日常生活技能和社會化方面的改善。

Lv及其同事進行了另一項研究，使用人臍血單核細胞（CBMNCs）和臍帶來源的間充質(zhì)干細胞（UCMSC）的聯(lián)合干細胞治療移植治療自閉癥兒童。本實驗招募了37名年齡在3歲至12歲之間的參與者，他們根據(jù)DSM-5被診斷為ASD，并且CARS評分為30分或以上。

參與者被隨機分為三組：接受康復治療的對照組、僅接受CBMNC移植和康復治療的CBMNC組，以及接受CBMNC移植、UCMSC移植和康復療法組合的最終組合組。CBMNC和組合組的參與者接受了四次干細胞移植，間隔約五到七天。CBMNC組接受初始靜脈內(nèi)移植，其余鞘內(nèi)移植，聯(lián)合組接受兩次CBMNC靜脈內(nèi)移植、兩次鞘內(nèi)移植和兩次UCMSC鞘內(nèi)移植。

移植后24周，通過CARS、臨床全球印象量表和異常行為檢查表的結(jié)果，CBMNC和組合組的視覺、情緒和智力反應(yīng)、身體使用、非語言交流、活動水平、對恐懼或緊張的適應(yīng)、多動、刻板行為模式、社交退縮和不當言語都有所改善。

結(jié)論

過去幾年在動物模型和臨床試驗中的研究工作表明，使用干細胞療法治療以前被認為無法治愈的疾病和病癥有可能取得巨大成功?；谀壳皩Ｗ⒂谧蚤]癥譜系障礙的實驗結(jié)果，間充質(zhì)干細胞、單核干細胞在臍帶中的應(yīng)用血液和胚胎干細胞在治療ASD患者行為異常方面顯示出巨大的潛力。

然而，由于對該疾病的病因和發(fā)病機制了解有限，在得出關(guān)于干細胞治療作為ASD患者可行治療選擇的確切結(jié)論之前，必須進行更多的研究。此外，在整個再生醫(yī)學中使用干細胞療法還有很多需要考慮的地方。

未來的建議

如前所述，研究干細胞治療自閉癥譜系障礙的最突出的方法之一是通過動物模型。雖然這些模型在改善ASD相關(guān)行為方面取得了成功，但動物模型并沒有直接反映人類ASD的行為和解剖異常，對動物模型如何推廣到人類群體幾乎什么見解。未來的建議包括進一步研究動物模型和人體臨床試驗。

未來的研究可能還希望擴大臨床試驗患者，包括以前診斷為ASD的青少年和成人。從前面討論的研究中可以看出，大多數(shù)在人類身上進行的臨床試驗只屬于兒童。雖然ASD被認為在早期干預(yù)后的治療中有更高的成功率，但將成年患者納入這些試驗將是有益的。這樣做將是朝著確認干細胞治療可以改善ASD癥狀的程度邁出的一步，并可能有助于改善所有ASD患者的生活。

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參考文獻：Citation: Gallicchio VS, et al. The Useof Stem Cell Therapy in theTreatment of Autism SpectrumDisorder. J Reg Med Biol Res.2023;4(1):1-12.

https://doi.org/10.46889/JRMBR.2023.4105

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