盡管神經外科和藥物方面最近取得了進展，但當代治療對于恢復中樞神經系統(tǒng)（CNS）損傷和疾病患者失去的神經功能無效。因此，迫切需要新穎且有效的治療方法。

最近的研究表明，在臨床前和臨床試驗中，干細胞，包括胚胎干細胞（ESC）、誘導多能干細胞（iPSC）和間充質干細胞（MSC）可以修復/替換受損或退化的神經元，并改善功能恢復。然而，干細胞治療在效力、穩(wěn)定性、致癌性、免疫反應、細胞來源和倫理方面還有許多懸而未決的問題和未解決的問題。

目前，源自羊膜的人羊膜上皮細胞（hAEC）與其他干細胞相比表現出相當大的優(yōu)勢，引起了研究人員的廣泛關注。 hAEC很容易獲得，不存在倫理問題，并且?guī)缀鯖]有致瘤性和免疫原性的風險。越來越多的證據表明，hAEC可以促進神經細胞存活和再生，修復受影響的神經元，并重建受損的神經連接。人羊膜上皮細胞可能是神經系統(tǒng)疾病細胞治療最有希望的候選者。

人羊膜上皮細胞對中樞神經系統(tǒng)損傷和疾病的治療潛力

在這篇綜述中，我們主要關注人羊膜上皮細胞在治療各種中樞神經系統(tǒng)損傷和神經退行性疾病方面的最新進展和潛在應用。我們還討論了人羊膜上皮細胞療法當前的障礙和挑戰(zhàn)。

一、簡介

中樞神經系統(tǒng)（CNS）損傷和紊亂嚴重影響人類健康和生活質量。迄今為止，神經外科和藥物制劑可以緩解癥狀，但沒有有效的療法可以修復/替換受損或退化的神經元并恢復神經功能。確定新穎有效的治療方式至關重要。

目前，干細胞療法作為治療各種神經系統(tǒng)疾病的一種有前景的治療選擇而備受關注。各種干細胞，包括胚胎干細胞（ESC）、誘導多能干細胞（iPSC）、神經干細胞（NSC）和間充質干細胞（MSC），已在臨床前研究其在治療神經系統(tǒng)疾病中的治療潛力。和臨床試驗。此外，研究表明干細胞可以促進神經功能恢復，使受損的神經回路重新連接。

先前的研究表明，不同類型的干細胞決定并繼承獨特的譜系特異性特征，導致不同程度的細胞功能（增殖、分化、免疫原性和致瘤性），但它們也可能激發(fā)臨床和研究的興趣。如果在從實驗室轉移到臨床之前沒有解決并妥善解決問題，就會產生道德上的不安。

在這些干細胞中，源自臍帶血、骨髓和脂肪組織的間充質干細胞已在神經系統(tǒng)疾病的臨床試驗中進行了研究，并被證明具有神經保護作用。然而，細胞資源、侵入性提取程序和細胞數量使得這種類型的干細胞不太適合作為細胞治療的實際來源。人臍帶間充質干細胞（UCMSCs）自2011年起開始用于臨床試驗，用于治療一些神經系統(tǒng)疾病。

目前，http://ClincalTrials.gov上已列出了24項UCMSCs的注冊研究，部分試驗已經完成。然而，只有一項臨床試驗報告UCMSCs是安全的，并且可能延遲遺傳性脊髓小腦性共濟失調的進展。因此，臍帶間充質干細胞治療神經系統(tǒng)疾病的安全性和有效性需要臨床試驗的進一步評估。

最近，臨床前研究表明，源自人羊膜的人羊膜上皮細胞（hAEC）可能是治療中樞神經系統(tǒng)損傷和疾病的更好的替代細胞來源，因為它們容易獲得，無致瘤性和低免疫原性潛力，倫理爭議較少，并且可以有效治療中樞神經系統(tǒng)損傷和疾病。

在這篇綜述中，我們主要關注hAEC，并總結了基于hAEC的治療在神經損傷和神經退行性疾病臨床前研究中的進展，包括hAEC治療后的可能機制（如表1所示）。

疾病	作者	模型動物	移植方式	建議機制	臨床改善
中風	[ 9 ]	急性缺血大鼠	I.C.	減少細胞凋亡 神經分化	減少梗塞體積 改善功能行為
中風	[ 32 ] [ 34 ]	急性缺血小鼠和狨猴	I.C.	減少腦細胞凋亡和炎癥 減少全身免疫抑制	減少梗塞體積 改善功能行為
中風	[ 14 ]	ICH大鼠	腦內	小膠質細胞激活減少 神經細胞存活和再生增加	減少腦水腫 改善神經功能缺損
中風	[ 25 ]	非物質文化遺產兔子	腦內	神經分化	改進的功能行為
中風	[ 36 ]	ICH大鼠	腦內	小膠質細胞活化和炎癥因子減少	減少炎癥反應
脊髓損傷	[ 42 ]	SCI猴子	注入橫切腔	促進軸突生長 預防膠質疤痕形成	防止神經膠質疤痕的形成 防止軸突細胞死亡
脊髓損傷	[ 10 ]	脊髓損傷大鼠	注射到脊柱橫斷處	促進軸突再生 抑制軸突紅核萎縮	改進的功能行為
脊髓損傷	[ 43 ]	脊髓損傷大鼠	注射到脊柱橫斷處	小膠質細胞活化減少	減輕 SCI 引起的機械異常性疼痛
脊髓損傷	[ 44 ]	脊髓損傷大鼠	移植到脊柱橫斷處	增強宿主神經元的存活 促進共同起草的 NSC 的存活和神經分化	改進的功能行為
脊髓損傷	[ 46 ]	脊髓損傷大鼠	移植到帶有肌肉支架的脊柱半切片中	促進軸突生長 促進神經纖維髓鞘再生	改善功能恢復
脊髓損傷	[ 47 ]	脊髓損傷大鼠	移植到帶有絲素蛋白支架的脊柱半切片中	減少神經膠質疤痕的形成 減少病變部位的免疫反應	改進的功能行為
帕金森病	[ 15 ]	帕金森病大鼠	腦內	促進表達酪氨酸羥化酶的神經元的分化	改進的功能行為
帕金森病	[ 58 ]	帕金森病大鼠	腦內	促進多巴胺神經元的存活	提高多巴胺神經元的存活率
帕金森病	[ 11 ]	帕金森病大鼠	腦室內	防止多巴胺神經元及其代謝物的損失	改善行為恢復
帕金森病	[ 59 ]	帕金森病大鼠	腦內	增加多巴胺神經元及其代謝物的含量	改善行為缺陷
老年癡呆癥	[ 12 ] [ 65 ]	APP/PS1 小鼠	腦內	增加膽堿能神經元的存活率 促進乙酰膽堿的產生	改善空間記憶
多發(fā)性硬化癥	[ 13 ]	EAE小鼠	靜脈	抑制脾細胞和 T 細胞的增殖 增加 Th2 產生的比例	減少脫髓鞘 改善復發(fā)和緩解
多發(fā)性硬化癥	[ 71 ]	EAE小鼠	靜脈	抑制脾細胞增殖 增加IL-2和IL-5的產生	緩解率降低 脫髓鞘
多發(fā)性硬化癥	[ 72 ]	EAE小鼠	靜脈	增加 Treg 和幼稚 CD4 + T 細胞的數量 降低 T 細胞反應和炎癥因子	改善復發(fā)
CP	[ 52 ]	早產胎羊腦損傷	胎兒頸靜脈	減少小膠質細胞活化、細胞凋亡和星形膠質細胞增生，以及維持血腦屏障完整性	保護發(fā)育中的大腦
CP	[ 51 ]	早產胎羊腦損傷	胎兒肱動脈	小膠質細胞活化、細胞固縮和細胞死亡減少 少突膠質細胞和 MBP 陽性細胞增加	恢復髓磷脂形態(tài) 減少白質損傷
CP	[ 53 ]	早產胎羊腦白質損傷	靜脈內和氣管內	減少小膠質細胞活化和血管滲漏	調制白質病理學
CP	[ 56 ]	圍產期小鼠腦損傷	靜脈	減少細胞凋亡和星形膠質細胞增生， 增加小膠質細胞活性	挽救減輕的體重

人羊膜上皮細胞的特征

hAEC源自羊膜上皮層，羊膜是包圍胎兒和羊水的膜囊，可保護發(fā)育中的胚胎免受周圍環(huán)境的各種刺激。羊膜是一種半透明的生物膜，缺乏神經、肌肉和淋巴管，由五個不同的層組成（圖1）。上皮層下方有致密的基質層和成纖維細胞層，羊膜間充質干細胞（AMSC）源自該層。 AMSCs在缺血動物模型中發(fā)揮神經保護功能；然而，AMSCs尚未在其他神經疾病模型中得到廣泛研究。在這篇綜述中，我們主要關注hAECs在神經系統(tǒng)疾病治療中的潛在療法。

值得注意的是，hAEC比其他干細胞具有顯著的優(yōu)勢。hAEC源自足月胎盤，出生后即被丟棄。因此，它們很容易獲得，不需要侵入性的收獲程序，并且不存在任何相關的道德問題。此外，hAEC低表達HLA-A、B、C和HLA-DR，這些抗原是受體排斥反應的關鍵抗原，并且表達非多態(tài)性、非經典抗原HLA-G，可以直接抑制免疫反應，這表明hAEC的免疫原性較弱。最近的一項研究還表明，靜脈注射hAEC不會導致溶血、過敏反應、毒性或腫瘤形成，表明hAEC具有系統(tǒng)安全性。

在一項由7名受試者組成的小隊列中進行的hAEC早期臨床試驗中，在植入后長達7周的時間內沒有發(fā)現急性排斥反應的跡象。源自人類羊膜的細胞和組織的生物活性早已被用于皮膚燒傷或眼部燒傷的患者，這也表明hAEC不會誘導受體免疫排斥。

人羊膜起源于原腸胚形成前的多能外胚層；hAEC很可能具有多譜系分化潛力，因此可以分化為所有三個胚層，包括神經細胞。這與hAEC能夠在體內分化成神經元樣細胞的研究結果一致。此外，還有報道稱hAEC能夠合成和釋放神經營養(yǎng)因子（NTF）、生長因子以及兒茶酚胺和多巴胺等神經遞質，促進神經存活和再生，表現出多種神經元功能。因此，有理由相信hAEC可能是神經系統(tǒng)疾病細胞治療的潛在細胞來源。

人羊膜上皮細胞的預期應用

人羊膜上皮細胞治療中風

中風是全世界死亡和殘疾的主要原因之一。目前尚無有效的治療方法。在過去的幾十年里，干細胞療法在中風的治療中得到了積極的探索。數據表明，干細胞可以通過促進神經元的存活和再生以及修復受損的腦組織來縮小梗塞范圍并改善功能恢復。在不同的干細胞來源中，骨髓間充質干細胞（BM-MSCs）在臨床試驗中得到廣泛研究。自體骨髓間充質干細胞可以離體擴增，但患者很難及時獲得預定劑量的細胞。另一方面，現成的同種異體hAEC冷凍儲備是另一種干細胞來源。

關于使用hAEC治療缺血性中風，先前的一項研究報道，通過腦內 (ic) 注射將hAEC移植到短暫大腦中動脈閉塞 (MCAO) 的大鼠體內。移植物減少了梗塞體積和腦細胞凋亡，并改善了中風后16天的運動和認知功能。此外，移植的hAEC被注意到表達神經元標記、神經元祖細胞標記和星形膠質細胞標記，這表明hAEC 可以轉化為神經元樣細胞，并有助于修復受影響的神經元。

綜上所述，臨床前研究表明，hAEC療法可能通過以下潛在機制有效治療缺血性中風和腦出血。

• 首先，hAEC可以分化成神經組織來替代受損或死亡的神經細胞。
• 其次，hAECs可以通過抑制小膠質細胞的活化并產生抗炎因子和免疫抑制因子來抑制炎癥反應，從而有助于保護神經元免受免疫細胞介導的細胞凋亡的影響。
• 第三，hAEC可以分泌必要的細胞因子、NTF和生長因子，為神經細胞的生存和再生以及突觸發(fā)生提供有利的微環(huán)境，最終有助于失去連接的重新神經支配和恢復細胞功能。

最后，全身施用hAEC可以減輕中風后免疫抑制，這歸因于感染程度較低，并且有利于整體恢復和大腦修復過程。

人羊膜上皮細胞治療脊髓損傷 (SCI)

SCI是一種嚴重的衰弱性疾病，通常伴有運動和感覺功能障礙?，F代醫(yī)療干預措施的重點是穩(wěn)定脊柱和控制炎癥，以防止進一步損傷。目前，尚無有效的治療方法可用于恢復此類神經功能。在可能的新策略中，干細胞移植是一種有前途的SCI治療方法。干細胞可以修復受損的神經細胞并允許軸突再生，從而重建神經回路、功能恢復和大腦修復過程。

Sankar和Muthusamy報道，移植到半切空腔中的hAEC促進了軸突軸突的生長，并防止橫切病變部位神經膠質疤痕的形成。

臨床前研究表明，hAEC可以通過抑制小膠質細胞的激活和膠質疤痕的形成，并產生旁分泌因子來優(yōu)化脊髓微環(huán)境，從而使受損的軸突重新生長，從而重建受損的神經連接和功能恢復。此外，hAEC嵌入生物材料以及hAEC和NSC聯(lián)合移植的策略可能是促進SCI治療的良好選擇。

人羊膜上皮細胞治療腦癱 (CP)

CP是早產兒和足月兒常見的神經發(fā)育障礙。腦白質（WM）損傷，稱為腦室周圍白質軟化（PVL），是與 CP相關的主要神經病理學。導致新生兒WM損傷的兩個關鍵途徑是新生兒腦血流動力學異常和局??部腦炎癥。潛在的機制，包括激活的小膠質細胞、星形膠質細胞增殖、血腦屏障通透性增加和少突膠質細胞死亡，可能導致WM損傷并隨后影響大腦發(fā)育。目前，這種損傷尚無治療方法。

hAEC已被證明通過減少小膠質細胞活化并產生抗炎和免疫抑制因子而具有強大的免疫調節(jié)能力，這表明 hAEC可能是WM損傷的潛在療法。

人羊膜上皮細胞治療帕金森病 (PD)

PD是一種神經退行性疾病，其特征是黑質中的多巴胺能神經元、細胞質聚集的路易體和神經炎癥進行性喪失。其典型癥狀主要包括靜止性震顫、肌肉強直、行動遲緩、步態(tài)異常等。盡管藥劑學和神經外科的出現，PD癥狀也只能得到緩解。PD尚無治愈方法。

關于基于hAEC的PD療法，Kakishita等人報道稱，將hAEC移植到PD大鼠的紋狀體中可以緩解其行為缺陷。移植的hAEC不僅能表達酪氨酸羥化酶，還能防止黑質多巴胺能神經元變性。與這些研究一致，Yang 等人。還證明了hAEC通過神經分化和神經保護對PD大鼠產生影響。此外，我們發(fā)現移植的hAEC可以降低PD小鼠的小膠質細胞活化和炎癥因子水平（未發(fā)表的數據）。總之，基于hAEC的PD治療主要依賴于其神經源性潛力、抗炎作用以及合成和釋放NTF和神經遞質的能力。

人羊膜上皮細胞治療阿爾茨海默病 (AD)

AD是一種不可逆轉的進行性神經退行性疾病。其神經病理學特征是細胞外β-淀粉樣蛋白聚集成斑塊、細胞內神經原纖維纏結與異常磷酸化tau蛋白和炎癥，以及與乙酰膽堿活性降低相關的膽堿能系統(tǒng)缺陷。AD也被認為是癡呆癥的主要原因。常規(guī)治療基于抑制乙酰膽堿酯酶，只能延緩精神惡化的進展，減輕神經精神癥狀，但無法治愈AD。通過干細胞移植重新填充和重建丟失的神經元連接或回路可能是一種潛在的治療方式。

薛等人。證明hAECs移植到APP/PS1AD小鼠的側腦室可以增加實驗小鼠海馬膽堿能神經元的數量和海馬乙酰膽堿的濃度。此外，植入hAEC的小鼠空間記憶能力顯著改善。臨床前數據表明，hAECs治療AD的療效可能主要依賴于促進膽堿能神經元存活和再生的旁分泌因子，最終導致空間記憶的改善。

人羊膜上皮細胞治療多發(fā)性硬化癥 (MS)

MS是中樞神經系統(tǒng)的一種慢性炎癥性脫髓鞘疾病，其特征是神經元髓鞘的炎癥和破壞，導致神經系統(tǒng)不同部分之間的通訊中斷。有許多新型藥物化合物對多發(fā)性硬化癥有益，具有抗炎、髓鞘再生和神經保護作用；然而，嚴重的副作用是突出的。

值得注意的是，hAECs可以分泌許多NTFs，這些NTFs可以刺激髓鞘再生并保護少突膠質細胞免于凋亡，從而恢復和維持MS的神經功能。hAEC被證明可以產生抗炎因子和免疫抑制因子，它們是強免疫調節(jié)劑。因此，hAECs可能成為治療多發(fā)性硬化癥的有前景的細胞來源。

臨床前研究表明，hAEC具有免疫調節(jié)、神經保護和髓鞘再生等有益作用，因此有望在治療多發(fā)性硬化癥的臨床試驗中發(fā)揮作用。

臨床試驗

人類羊膜長期以來被用于治療各種損傷和疾病，包括急性角膜損傷、皮膚燒傷和糖尿病足潰瘍。

近年來，源自人羊膜的hAEC也引起了廣泛關注。目前， http://ClincalTrials.gov上列出了10項hAEC注冊研究，其中一項試驗調查CNS疾病。

此外，在澳大利亞新西蘭臨床試驗注冊處（http://www.anzctr.org.au）注冊了四項hAEC的I期試驗：

針對缺血性中風的ACTRN12618000076279 、針對支氣管肺發(fā)育不良的ACTRN12614000174684和ACTRN12618000920291 ，以及針對肝硬化的ACTRN12616000437460。

針對缺血性中風的I期臨床hAEC療法旨在確定最大耐受劑量 (MTD) 并評估細胞安全性。招募15名中風患者并通過靜脈輸注注射hAEC。hAEC組15名患者的最終隨訪至今尚未完成。安全性和有效性將通過SAE的頻率、影像學和免疫學檢測進行評估。因此，需要更多的試驗來評估和確定基于hAEC的治療的安全性和臨床益處。

結論

文獻中越來越多的證據表明，干細胞療法適用于與中樞神經系統(tǒng)細胞丟失和變性相關的疾病和病癥。迄今為止，在各種干細胞來源中，hAEC似乎是細胞治療的理想候選者，因為hAEC易于獲得，不具有致瘤性和低免疫原性潛力，并且與其他干細胞來源相比在倫理上爭議較小。 hAECs在治療神經損傷和疾病方面存在多種潛在的治療機制，如圖2所示。

首先，hAEC具有分化成神經細胞類型的神經發(fā)生潛力。

其次，通過旁分泌機制，人羊膜上皮細胞可以分泌許多必需的細胞因子、NTF、生長因子、激素和/或神經遞質，以促進神經存活和再生、軸突生長和突觸重建，從而導致失去的神經元連接的重新支配和進一步恢復的神經功能。特別是外泌體，即30-150nm的細胞外囊泡，包括蛋白質、DNA片段、磷脂和RNA，介導各種生物功能，例如免疫反應、抗原呈遞、細胞間通訊、蛋白質和RNA轉移。外泌體還在神經系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，包括神經元發(fā)育、再生、突觸功能和神經系統(tǒng)疾病的功能恢復。

目前，越來越多的文獻表明，干細胞發(fā)揮的神經保護作用更可能歸因于它們的旁分泌作用和抗炎反應。因此，人羊膜上皮細胞可能通過類似的機制發(fā)揮神經保護作用。需要更多的研究來明確人羊膜上皮細胞治療神經系統(tǒng)疾病的機制。

參考資料：Huiming Xu, Jiaofei Zhang, Kam Sze Tsang, Hao Yang, Wei-Qiang Gao, “Therapeutic Potential of Human Amniotic Epithelial Cells on Injuries and Disorders in the Central Nervous System”, Stem Cells International, vol. 2019, Article ID 5432301, 11 pages, 2019. https://doi.org/10.1155/2019/5432301

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