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新綜述總結(jié):干細(xì)胞治療9種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的當(dāng)前進(jìn)展、挑戰(zhàn)和未來前景

基于干細(xì)胞的療法已成為一種有前途的治療方法,它利用干細(xì)胞的再生潛力來修復(fù)受損的神經(jīng)組織和神經(jīng)回路,用于治療各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

日前,歐洲醫(yī)學(xué)研究雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于干細(xì)胞治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的當(dāng)前進(jìn)展、挑戰(zhàn)和未來前景的文獻(xiàn)綜述。

新綜述總結(jié):干細(xì)胞治療9種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的當(dāng)前進(jìn)展、挑戰(zhàn)和未來前景

這篇綜合綜述深入分析了干細(xì)胞在治療帕金森病 (PD)、阿爾茨海默病 (AD)、肌萎縮側(cè)索硬化癥 (ALS)、多發(fā)性硬化癥 (MS)、中風(fēng)、脊髓損傷 (SCI) 和其他相關(guān)疾病等主要神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用現(xiàn)狀。

什么是神經(jīng)系統(tǒng)疾病

神經(jīng)系統(tǒng)疾病包括多種影響中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)的衰弱性疾病,導(dǎo)致神經(jīng)組織逐漸受損和損失。這些疾病包括神經(jīng)退行性疾病,其特征是異常蛋白質(zhì)聚集體的積聚和特定神經(jīng)元群的逐漸損失。

這些疾病的例子有阿爾茨海默病 (AD)、帕金森病 (PD) 和亨廷頓病 (HD) 。多發(fā)性硬化癥 (MS) 和脊髓損傷 (SCI) 等其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病涉及髓鞘和軸突損傷,從而擾亂神經(jīng)傳遞并導(dǎo)致功能障礙。腦血管疾病,包括中風(fēng)和創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI),會導(dǎo)致急性神經(jīng)組織損傷和隨后的神經(jīng)炎癥,從而導(dǎo)致長期殘疾。

神經(jīng)系統(tǒng)疾病給全球健康帶來了沉重的負(fù)擔(dān),影響著全世界數(shù)百萬人,并導(dǎo)致了巨大的醫(yī)療成本和社會影響。

目前,治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的方法主要側(cè)重于控制癥狀和減緩疾病進(jìn)展,而不是解決潛在的病理。部分原因是許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病的確切病因仍然未知,限制了我們開發(fā)有針對性的疾病改良療法的能力。鑒于當(dāng)前治療方法的局限性,迫切需要能夠有效再生受損神經(jīng)組織、替換丟失的神經(jīng)元并促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)疾病功能恢復(fù)的新方法。

通過利用干細(xì)胞的再生能力,干細(xì)胞療法已成為治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病潛在病理生理的可行選擇。由于干細(xì)胞具有自我更新和分化成不同細(xì)胞類型的能力,因此在再生醫(yī)學(xué)中備受青睞。

干細(xì)胞在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中具有多種治療應(yīng)用,包括免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞替代、旁分泌信號傳導(dǎo)和刺激內(nèi)源性修復(fù)機(jī)制。動物模型的臨床前研究表明,干細(xì)胞能夠分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞譜系、整合到宿主神經(jīng)回路中,并促進(jìn)各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的功能恢復(fù)。然而,干細(xì)胞療法的臨床轉(zhuǎn)化面臨諸多挑戰(zhàn),包括優(yōu)化細(xì)胞制造、輸送方法和安全性評估。

本綜述旨在深入分析干細(xì)胞治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的現(xiàn)狀,重點(diǎn)介紹最新進(jìn)展和臨床應(yīng)用。此外本綜述將討論干細(xì)胞治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的機(jī)制,嚴(yán)格審查其有效性和安全性的臨床前和臨床證據(jù),并強(qiáng)調(diào)該領(lǐng)域的挑戰(zhàn)和未來方向。

通過綜合最新的研究成果和專家意見,本綜述旨在讓研究人員、臨床醫(yī)生和利益相關(guān)者了解干細(xì)胞療法在徹底改變神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療方面的潛力和局限性。

干細(xì)胞治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的作用機(jī)制

干細(xì)胞是未分化細(xì)胞,具有獨(dú)特的自我更新和分化成各種細(xì)胞類型的能力,使其成為再生醫(yī)學(xué)的寶貴工具。了解干細(xì)胞的基本特性和機(jī)制對于其在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的治療應(yīng)用至關(guān)重要。本節(jié)概述了干細(xì)胞治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的作用機(jī)制。

干細(xì)胞通過多種機(jī)制發(fā)揮對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療作用,大致可分為細(xì)胞替代、旁分泌信號傳導(dǎo)、免疫調(diào)節(jié)和刺激內(nèi)源性修復(fù)過程。

細(xì)胞替代:干細(xì)胞可以分化成特定的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞類型,有可能替代神經(jīng)系統(tǒng)疾病中受損或丟失的神經(jīng)細(xì)胞。例如,來自干細(xì)胞的多巴胺能神經(jīng)元可以移植到紋狀體中,以取代帕金森病中的退化神經(jīng)元。然而,細(xì)胞替代的程度和移植細(xì)胞的功能整合在不同神經(jīng)系統(tǒng)疾病中有所不同,需要進(jìn)一步優(yōu)化。

旁分泌信號:干細(xì)胞分泌多種生物活性分子,包括生長因子、細(xì)胞因子和細(xì)胞外囊泡,這些分子可對宿主神經(jīng)組織發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)、抗炎和再生作用。這些旁分泌因子可促進(jìn)內(nèi)源性神經(jīng)細(xì)胞的存活和再生,調(diào)節(jié)免疫反應(yīng),增強(qiáng)血管生成和神經(jīng)可塑性。人們認(rèn)為,干細(xì)胞的旁分泌機(jī)制在其治療效果中起著至關(guān)重要的作用,特別是在單靠細(xì)胞替換可能不夠的情況下。

免疫調(diào)節(jié):神經(jīng)炎癥是許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病的共同特征,會導(dǎo)致神經(jīng)損傷并阻礙修復(fù)過程。干細(xì)胞(尤其是MSC)具有免疫調(diào)節(jié)特性,可以調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)并為神經(jīng)修復(fù)創(chuàng)造更有利的環(huán)境。這些細(xì)胞可以與各種免疫細(xì)胞(如T細(xì)胞、B細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞)相互作用,并通過直接細(xì)胞間接觸和分泌可溶性因子來調(diào)節(jié)其活性。通過減輕神經(jīng)炎癥并促進(jìn)促再生免疫反應(yīng),干細(xì)胞可以間接支持神經(jīng)修復(fù)和功能恢復(fù)。

刺激內(nèi)源性修復(fù):為了促進(jìn)內(nèi)源性干細(xì)胞和祖細(xì)胞增殖、分化和整合到受損的神經(jīng)組織中,干細(xì)胞可以激活和調(diào)動腦中的這些細(xì)胞。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),可以分泌生長因子和趨化因子,將內(nèi)源性干細(xì)胞吸引到損傷部位,促進(jìn)其存活和分化。此外,干細(xì)胞可以擴(kuò)大大腦的神經(jīng)源性和血管生成微環(huán)境,改善內(nèi)源性修復(fù)機(jī)制的條件。

干細(xì)胞在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的治療機(jī)制復(fù)雜且多面,通常涉及細(xì)胞替換、旁分泌信號、免疫調(diào)節(jié)和刺激內(nèi)源性修復(fù)等多種機(jī)制。每種機(jī)制的相對貢獻(xiàn)可能因特定的神經(jīng)系統(tǒng)疾病、所用干細(xì)胞的類型以及給藥途徑和時間而異。

了解這些機(jī)制對于優(yōu)化基于干細(xì)胞的療法和開發(fā)針對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的靶向療法至關(guān)重要。

干細(xì)胞治療特定的神經(jīng)系統(tǒng)疾病

01干細(xì)胞治療阿爾茨海默氏病

阿爾茨海默氏?。?/mark>淀粉樣β蛋白 (Aβ) 斑塊和神經(jīng)原纖維纏結(jié)在阿爾茨海默病 (AD) 中積聚,阿爾茨海默病是一種漸進(jìn)性的神經(jīng)退行性疾病,會損害記憶力、導(dǎo)致神經(jīng)元死亡并降低認(rèn)知功能。

目前的藥物治療,如膽堿酯酶抑制劑和美金剛,可以緩解癥狀,但不能解決潛在病理或阻止病情進(jìn)展?;诟杉?xì)胞的療法已被提議作為解決阿爾茨海默病病理的多個方面的潛在策略,包括替換丟失的神經(jīng)元、提供神經(jīng)保護(hù)和調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥。

干細(xì)胞治療阿爾茨海默病的臨床試驗(yàn)

迄今為止,只有有限數(shù)量的小規(guī)模臨床試驗(yàn)研究了干細(xì)胞療法對AD患者的安全性和可行性。一項(xiàng)使用人臍帶血MSCs (hUCB-MSCs) 的I期試驗(yàn)證明了反復(fù)靜脈輸注對AD患者的安全性和耐受性,并且有證據(jù)表明認(rèn)知功能得以穩(wěn)定。

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另一項(xiàng)使用自體脂肪來源MSCs (ADSCs) 的I期試驗(yàn)表明,干細(xì)胞療法在減緩輕度至中度AD患者的認(rèn)知能力下降方面是安全的,并且具有潛在療效。

干細(xì)胞治療阿爾茨海默病的挑戰(zhàn)和未來方向

障礙和未來的前景:盡管臨床前結(jié)果顯示出希望,但要成功將干細(xì)胞療法應(yīng)用于AD的臨床治療,必須克服各種障礙。這些包括提高干細(xì)胞的效率和質(zhì)量、提高移植細(xì)胞的活力和有效整合,以及設(shè)計(jì)精確的輸送技術(shù)到受AD影響的特定大腦區(qū)域。此外,需要通過精心設(shè)計(jì)的臨床試驗(yàn)確定最佳干預(yù)時機(jī)、長期安全性和有效性以及重復(fù)治療的潛在需求。

未來干細(xì)胞治療阿爾茨海默癥的方向:可能包括使用基因改造干細(xì)胞來增強(qiáng)其治療特性,例如增加神經(jīng)營養(yǎng)因子或Aβ降解酶的分泌。將干細(xì)胞療法與其他治療方法(例如Aβ免疫或Aβ和tau病理的小分子抑制劑)相結(jié)合,可產(chǎn)生協(xié)同效益。源自患者特異性iPSC的3D類器官模型也可能有助于藥物篩選和個性化治療策略。

02干細(xì)胞治療帕金森病

帕金森?。?/strong>帕金森病 (PD) 是一種神經(jīng)退行性疾病,會逐漸導(dǎo)致黑質(zhì)致密部 (SNpc) 中的多巴胺能神經(jīng)元死亡。這會導(dǎo)致運(yùn)動癥狀,包括震顫、僵硬和動作遲緩。目前的治療方法包括多巴胺能藥物和深部腦刺激,可以緩解癥狀,但不能解決潛在的神經(jīng)元丟失或阻止疾病進(jìn)展?;诟杉?xì)胞的療法旨在替換丟失的多巴胺能神經(jīng)元并恢復(fù)PD患者的運(yùn)動功能。

值得注意的是,帕金森病不僅僅是多巴胺能神經(jīng)元的丟失。其病理生理學(xué)很復(fù)雜,涉及多種神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)、蛋白質(zhì)聚集、神經(jīng)炎癥和各種神經(jīng)回路功能障礙。干細(xì)胞療法要想真正改變或治愈疾病,就需要解決PD病理的多個方面。最近的研究強(qiáng)調(diào)了額外的挑戰(zhàn),包括α-突觸核蛋白病理可能擴(kuò)散至移植細(xì)胞,以及除了多巴胺替代之外還需要恢復(fù)更廣泛的神經(jīng)回路功能。

干細(xì)胞治療帕金森病的臨床試驗(yàn)

多項(xiàng)臨床試驗(yàn)已經(jīng)調(diào)查了干細(xì)胞療法對PD患者的安全性和有效性。早期使用胎兒腹側(cè)中腦 (FVM) 組織移植的試驗(yàn)顯示出不同的結(jié)果,一些患者顯示出長期臨床益處,而另一些患者則出現(xiàn)移植物誘發(fā)的運(yùn)動障礙。

最近,使用人類ESC衍生的多巴胺能祖細(xì)胞的臨床試驗(yàn)顯示出了良好的前景。一項(xiàng)1/2期試驗(yàn)報(bào)告了移植細(xì)胞對PD患者的安全性和存活率,并有一些運(yùn)動改善的證據(jù)。

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一項(xiàng)正在進(jìn)行的1期試驗(yàn) (NCT03119636) 研究了人類ESC衍生的多巴胺能祖細(xì)胞對PD患者的安全性和有效性。使用自體iPSC衍生的多巴胺能神經(jīng)元的臨床試驗(yàn)也正處于規(guī)劃階段。

干細(xì)胞治療帕金森病的臨床試驗(yàn)的挑戰(zhàn)和未來方向

盡管PD的干細(xì)胞療法已取得重大進(jìn)展,但仍存在一些挑戰(zhàn)。其中包括優(yōu)化多巴胺能神經(jīng)元的分化和純化、確保移植物成活和功能整合、以及最大限度地降低移植物誘發(fā)的運(yùn)動障礙風(fēng)險(xiǎn)。正在探索提高移植物成活率的策略,例如與支持性細(xì)胞類型或神經(jīng)保護(hù)劑共同移植。制定標(biāo)準(zhǔn)化的細(xì)胞制造和質(zhì)量控制方案對于干細(xì)胞療法的可重復(fù)性和可擴(kuò)展性也至關(guān)重要。

干細(xì)胞治療帕金森病的未來方向:可能涉及基因編輯技術(shù),以糾正患者特異性iPSC中的致病突變。細(xì)胞封裝或生物工程支架可以提高移植物成活率和整合率。組合方法(例如共同施用神經(jīng)營養(yǎng)因子或使用神經(jīng)保護(hù)劑)可以增強(qiáng)干細(xì)胞療法的治療效果。

干細(xì)胞療法有望成為PD的疾病改良療法,旨在取代丟失的多巴胺能神經(jīng)元并恢復(fù)運(yùn)動功能。盡管臨床前研究和早期臨床試驗(yàn)中已經(jīng)取得了令人鼓舞的發(fā)現(xiàn),但仍需要進(jìn)一步研究來克服障礙并增強(qiáng)治療方法。

03干細(xì)胞治療多發(fā)性硬化癥

多發(fā)性硬化癥:多發(fā)性硬化癥 (MS) 是一種長期的中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥疾病,免疫系統(tǒng)會攻擊和破壞神經(jīng)纖維的保護(hù)層髓鞘。這種損傷會導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)問題和功能障礙。

目前,MS的治療方法主要集中于免疫調(diào)節(jié)和癥狀管理,但不能有效促進(jìn)髓鞘再生或預(yù)防進(jìn)行性神經(jīng)退行性變?;诟杉?xì)胞的療法旨在促進(jìn)髓鞘再生、提供神經(jīng)保護(hù)和調(diào)節(jié)MS中的免疫反應(yīng)。

在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中,多發(fā)性硬化癥 (MS) 因干細(xì)胞療法的臨床應(yīng)用最為先進(jìn)而脫穎而出。自體造血干細(xì)胞移植 (aHSCT) 目前在世界各地的醫(yī)療中心常規(guī)用于治療侵襲性MS。這種方法旨在“重置”免疫系統(tǒng)并阻止疾病進(jìn)展。

干細(xì)胞治療多發(fā)性硬化癥的臨床試驗(yàn)

多項(xiàng)臨床試驗(yàn)已經(jīng)調(diào)查了干細(xì)胞療法對MS患者的安全性和有效性。aHSCT已被探索作為侵襲性MS的一種潛在治療方法,可重置免疫系統(tǒng)并阻止病情進(jìn)展。將aHSCT與疾病改良療法進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)aHSCT在防止病情進(jìn)展和實(shí)現(xiàn)神經(jīng)功能的持續(xù)改善方面更勝一籌。長期隨訪研究表明,相當(dāng)一部分患者在治療后5年或更長時間內(nèi)沒有疾病活動。

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雖然一些研究顯示了有希望的結(jié)果,一部分患者的殘疾狀況得到了長期穩(wěn)定或改善,但該程序具有重大風(fēng)險(xiǎn)。它目前僅用于患有高度活動性疾病的特定患者。使用MSCs的臨床試驗(yàn)也在MS患者中開展,主要關(guān)注安全性和可行性。自體MSCs的靜脈內(nèi)給藥耐受性良好,有證據(jù)表明其在減少炎癥活動和促進(jìn)神經(jīng)保護(hù)方面具有潛在功效

挑戰(zhàn)和未來方向

雖然干細(xì)胞療法有望成為治療MS的有效方法,但仍需應(yīng)對一些挑戰(zhàn)。

  • 主要挑戰(zhàn)之一是確保移植細(xì)胞在宿主中樞神經(jīng)系統(tǒng)中存活、分化和功能整合。人們正在探索提高移植物存活率和促進(jìn)向脫髓鞘部位定向遷移的策略。
  • 另一個挑戰(zhàn)是移植排斥或繼發(fā)性自身免疫的可能性。使用自體或轉(zhuǎn)基因干細(xì)胞以及開發(fā)改進(jìn)的免疫抑制方案可能有助于減輕這些風(fēng)險(xiǎn)。

干細(xì)胞治療多發(fā)性硬化癥的未來方向:可能包括使用基因編輯技術(shù)來創(chuàng)建具有增強(qiáng)髓鞘再生能力或免疫調(diào)節(jié)特性的“現(xiàn)成”細(xì)胞產(chǎn)品。開發(fā)生物材料和組織工程方法來創(chuàng)建支持細(xì)胞存活和引導(dǎo)軸突再生的支架也是一個活躍的研究領(lǐng)域。針對MS病理的多個方面(如神經(jīng)炎癥、氧化應(yīng)激和線粒體功能障礙)的聯(lián)合療法或能增強(qiáng)干細(xì)胞移植的治療潛力。

04干細(xì)胞治療中風(fēng)

中風(fēng):中風(fēng)是全球范圍內(nèi)導(dǎo)致死亡和殘疾的主要原因,其特征是大腦突然失去血液供應(yīng),導(dǎo)致神經(jīng)元損傷和功能障礙。

目前中風(fēng)的治療主要集中于恢復(fù)血流和提供支持性護(hù)理,但不能有效解決長期神經(jīng)功能缺損。基于干細(xì)胞的療法可促進(jìn)神經(jīng)元修復(fù)、調(diào)節(jié)炎癥并增強(qiáng)中風(fēng)后的功能恢復(fù)。

干細(xì)胞治療中風(fēng)的臨床試驗(yàn)

多項(xiàng)臨床試驗(yàn)已經(jīng)調(diào)查了干細(xì)胞療法對卒中患者的安全性和可行性。一項(xiàng)關(guān)于使用MSCs治療缺血性卒中患者的早期臨床試驗(yàn)的薈萃分析報(bào)告了良好的安全性和功能結(jié)果的潛在改善。然而,MSC移植對卒中的療效仍有待更大規(guī)模的隨機(jī)對照試驗(yàn)確定。

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最近,TREASURE試驗(yàn)是一項(xiàng)關(guān)于向急性缺血性卒中患者靜脈注射臍帶血來源的MSCs的II/III期研究,也未能顯示90天時功能結(jié)果有顯著改善。這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了進(jìn)一步優(yōu)化卒中干細(xì)胞療法的必要性,包括選擇最有可能受益的患者、給藥的時間和途徑,以及聯(lián)合療法的潛力。

挑戰(zhàn)和未來方向

雖然干細(xì)胞療法有望成為治療卒中的最佳療法,但仍需應(yīng)對多項(xiàng)挑戰(zhàn)。

  • 其中一項(xiàng)主要挑戰(zhàn)是移植細(xì)胞在缺血性腦組織中的存活和植入有限。人們正在探索提高細(xì)胞存活率的策略,例如對干細(xì)胞進(jìn)行預(yù)處理或基因改造。
  • 另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是可能出現(xiàn)脫靶效應(yīng)或發(fā)生不良事件,例如腫瘤發(fā)生或卒中相關(guān)感染。使用高度純化、特征明確的細(xì)胞群以及嚴(yán)格的安全監(jiān)測對于卒中干細(xì)胞療法的臨床轉(zhuǎn)化至關(guān)重要。

干細(xì)胞治療卒中的未來方向:可能包括使用生物材料和組織工程方法為移植細(xì)胞創(chuàng)造支持性微環(huán)境,并提高其存活和分化。開發(fā)無細(xì)胞方法,例如使用來自干細(xì)胞的細(xì)胞外囊泡或外泌體,也可能為細(xì)胞移植提供一種更具可擴(kuò)展性和安全性的替代方法。聯(lián)合使用神經(jīng)保護(hù)劑或使用康復(fù)療法等方法可以增強(qiáng)干細(xì)胞移植的治療效果。

05干細(xì)胞治療脊髓損傷

脊髓損傷:脊髓損傷 (SCI) 是一種嚴(yán)重的疾病,會導(dǎo)致?lián)p傷部位以下的運(yùn)動和感覺功能喪失,這常常導(dǎo)致永久性癱瘓和損傷。當(dāng)前SCI治療的主要目標(biāo)是穩(wěn)定脊柱、防止進(jìn)一步損傷和促進(jìn)康復(fù)。基于干細(xì)胞的脊髓損傷 (SCI) 治療目標(biāo)包括神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和缺失神經(jīng)元的替換、軸突再生和炎癥反應(yīng)調(diào)節(jié)。

干細(xì)胞治療脊髓損傷的臨床試驗(yàn)

多項(xiàng)臨床試驗(yàn)已經(jīng)研究了干細(xì)胞療法對SCI患者的安全性和可行性。

一項(xiàng)關(guān)于使用MSC治療SCI患者的臨床試驗(yàn)的系統(tǒng)綜述和薈萃分析發(fā)現(xiàn),細(xì)胞移植未發(fā)生嚴(yán)重不良事件,且有一定功能改善的證據(jù)。然而,納入的研究規(guī)模小、異質(zhì)性強(qiáng)且缺乏適當(dāng)?shù)膶φ?,這凸顯出需要進(jìn)行更廣泛、設(shè)計(jì)更完善的試驗(yàn)來確定MSC治療SCI的療效。

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一項(xiàng)關(guān)于亞急性SCI患者髓內(nèi)移植人類ESC衍生少突膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞的II期試驗(yàn) (NCT02302157) 最近完成,結(jié)果有待發(fā)表。其他正在進(jìn)行或計(jì)劃中的試驗(yàn)研究了各種干細(xì)胞類型對SCI患者的安全性和療效,包括NSC、NPC和自體骨髓衍生的MSC。

挑戰(zhàn)和未來方向

雖然基于干細(xì)胞的SCI療法前景光明,但要成功實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化,必須解決若干挑戰(zhàn)。

  • 主要挑戰(zhàn)之一是損傷微環(huán)境的復(fù)雜性和動態(tài)性,這可能會限制移植細(xì)胞的存活、分化和整合。人們正在探索提高細(xì)胞存活率和促進(jìn)靶向分化的策略,例如共同遞送神經(jīng)保護(hù)因子或生物材料和組織工程方法。
  • 另一個挑戰(zhàn)是干細(xì)胞移植后可能出現(xiàn)不良事件,例如神經(jīng)性疼痛、自主神經(jīng)反射異常或腫瘤形成。精心選擇患者、嚴(yán)格的安全監(jiān)測和長期隨訪對于減輕這些風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。

干細(xì)胞治療脊髓損傷的未來發(fā)展方向:可能包括利用基因編輯技術(shù)改造干細(xì)胞,使其具有增強(qiáng)的再生特性,如增加神經(jīng)營養(yǎng)因子的分泌或提高髓鞘形成能力。聯(lián)合療法,如聯(lián)合康復(fù)治療或使用電刺激,可增強(qiáng)干細(xì)胞移植的治療潛力。此外,確定可靠的生物標(biāo)志物和成像技術(shù)來監(jiān)測移植細(xì)胞在體內(nèi)的存活、分化和整合,對于優(yōu)化和個性化SCI干細(xì)胞療法至關(guān)重要。

06干細(xì)胞治療肌萎縮側(cè)索硬化癥

肌萎縮側(cè)索硬化癥:肌肉無力、癱瘓,最終導(dǎo)致死亡,這是大腦和脊髓中選擇性運(yùn)動神經(jīng)元損失的結(jié)果,是肌萎縮側(cè)索硬化癥 (ALS) 的特征,ALS 是一種漸進(jìn)性神經(jīng)退行性疾病。

目前僅有少數(shù)幾種ALS治療方法,主要集中在支持治療和癥狀控制。基于干細(xì)胞的ALS治療的目標(biāo)是減少神經(jīng)炎癥、恢復(fù)受損的運(yùn)動神經(jīng)元并提供神經(jīng)保護(hù)。

干細(xì)胞治療肌萎縮側(cè)索硬化癥的臨床試驗(yàn)

多項(xiàng)早期臨床試驗(yàn)已研究了干細(xì)胞療法對ALS患者的安全性和可行性。對ALS患者進(jìn)行胎兒脊髓來源的NSC椎管內(nèi)移植是安全且耐受性良好的,有證據(jù)表明其可能對減緩病情進(jìn)展有效

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然而,一項(xiàng)后續(xù)的2期試驗(yàn)顯示,與安慰劑相比,NSC并未顯著改善功能結(jié)果或生存率。也有人探索在ALS患者中鞘內(nèi)注射自體MSC,重點(diǎn)關(guān)注安全性和耐受性。雖然這些早期試驗(yàn)為干細(xì)胞移植在ALS中的可行性提供了概念驗(yàn)證,但還需要更廣泛的隨機(jī)對照試驗(yàn)來確定這些方法的有效性。

挑戰(zhàn)和未來方向

盡管臨床前結(jié)果令人鼓舞,但干細(xì)胞療法在ALS的臨床轉(zhuǎn)化仍面臨若干挑戰(zhàn)。

  • 主要挑戰(zhàn)之一是ALS發(fā)病機(jī)制復(fù)雜且多因素,這可能會限制單純細(xì)胞替換的治療效果。目前正在探索提高移植細(xì)胞在ALS惡劣微環(huán)境中的存活、整合和功能的策略,例如同時移植支持性神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞或使用神經(jīng)保護(hù)因子。
  • 另一個挑戰(zhàn)是可能發(fā)生免疫排斥或發(fā)生不良事件,例如移植物引起的運(yùn)動障礙或腫瘤發(fā)生。使用自體或基因改造的干細(xì)胞以及改進(jìn)的免疫抑制方案可能有助于減輕這些風(fēng)險(xiǎn)。

干細(xì)胞治療漸凍癥的未來方向:可能涉及基因編輯技術(shù),以糾正患者特異性iPSC中導(dǎo)致ALS的突變,然后可將其分化為健康的運(yùn)動神經(jīng)元以供移植。使用生物材料和組織工程方法創(chuàng)建支持細(xì)胞存活和引導(dǎo)軸突再生的支架也是一個活躍的研究領(lǐng)域。

組合方法:例如共同施用神經(jīng)保護(hù)劑或使用抗炎藥物,可增強(qiáng)干細(xì)胞移植的治療潛力。開發(fā)新型給藥方法,例如肌肉內(nèi)或血管內(nèi)施用干細(xì)胞,可為ALS的細(xì)胞治療提供一種侵入性更小、更具可擴(kuò)展性的方法。

07干細(xì)胞治療腦損傷

創(chuàng)傷性腦損傷:創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 是全世界導(dǎo)致死亡和殘疾的主要原因,其原因是腦部因跌倒、車禍或暴力等外力而受到突然的物理損傷。原發(fā)性損傷會引發(fā)一系列繼發(fā)性損傷機(jī)制,包括神經(jīng)炎癥、氧化應(yīng)激、興奮性毒性和細(xì)胞凋亡,導(dǎo)致進(jìn)行性神經(jīng)元丟失和功能障礙。

目前對TBI的治療主要集中于減少繼發(fā)性損傷、控制顱內(nèi)壓和通過康復(fù)治療促進(jìn)功能恢復(fù)。然而,目前尚無有效的療法可以逆轉(zhuǎn)損傷并恢復(fù)慢性TBI患者的功能。基于干細(xì)胞的療法旨在替換丟失的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)并促進(jìn)TBI中的神經(jīng)發(fā)生和血管生成。

干細(xì)胞治療創(chuàng)傷性腦損傷的臨床試驗(yàn)

多項(xiàng)早期臨床試驗(yàn)已研究了干細(xì)胞療法對創(chuàng)傷性腦損傷患者的安全性和可行性。一項(xiàng)1/2a期研究對急性重度TBI患者進(jìn)行了自體骨髓來源的單核細(xì)胞 (BMMNC) 靜脈注射,結(jié)果顯示該方法安全且有改善神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)局的趨勢。

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另一項(xiàng)1期研究對慢性TBI患者進(jìn)行了人類NSC腦內(nèi)移植,結(jié)果顯示該方法安全可行,且有證據(jù)表明該方法可改善神經(jīng)系統(tǒng)功能。

然而,需要進(jìn)行更廣泛的隨機(jī)對照試驗(yàn)來確定這些方法在改善TBI患者的功能結(jié)局和生活質(zhì)量方面的有效性。

挑戰(zhàn)和未來方向

雖然基于干細(xì)胞的TBI療法前景光明,但要成功實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化,必須解決若干挑戰(zhàn)。

  • 主要挑戰(zhàn)之一是TBI的異質(zhì)性,其在損傷機(jī)制、部位和嚴(yán)重程度以及患者的年齡和合并癥方面可能存在差異。開發(fā)針對每位患者特定需求的個性化干細(xì)胞療法可能有助于最大限度地提高治療效果。
  • 另一個挑戰(zhàn)是干細(xì)胞移植后可能出現(xiàn)不良事件,如癲癇、感染或腫瘤發(fā)生。謹(jǐn)慎選擇患者、嚴(yán)格的安全監(jiān)測和長期隨訪對于減輕這些風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。

未來干細(xì)胞治療創(chuàng)傷性腦損傷的發(fā)展方向:可能包括利用基因編輯技術(shù)來增強(qiáng)移植細(xì)胞的再生特性,如過度表達(dá)神經(jīng)營養(yǎng)因子或抗炎細(xì)胞因子。聯(lián)合使用神經(jīng)保護(hù)藥物、神經(jīng)修復(fù)治療或康復(fù)等組合技術(shù),或許能夠提高干細(xì)胞移植的治療潛力。

此外,開發(fā)PET和MRI等非侵入性成像方式來追蹤移植細(xì)胞在體內(nèi)的遷移、存活和分化,對于定制和簡化創(chuàng)傷性腦損傷的干細(xì)胞治療至關(guān)重要。

08干細(xì)胞治療亨廷頓氏病

亨廷頓氏病:亨廷頓舞蹈癥 (HD) 是一種遺傳性神經(jīng)退行性疾病,由亨廷頓基因的三核苷酸重復(fù)擴(kuò)增引起,導(dǎo)致產(chǎn)生突變的亨廷頓蛋白,進(jìn)而引起進(jìn)行性神經(jīng)元丟失和功能障礙,尤其是在紋狀體和皮質(zhì)中。

目前對亨廷頓舞蹈癥的治療方法有限,主要集中于控制癥狀,如舞蹈癥和精神障礙。基于干細(xì)胞的療法旨在替換丟失的神經(jīng)元,提供神經(jīng)保護(hù),并調(diào)節(jié)亨廷頓舞蹈癥中的神經(jīng)炎癥。

干細(xì)胞治療亨廷頓氏病的臨床試驗(yàn)

到目前為止,很少有臨床試驗(yàn)研究干細(xì)胞療法對亨廷頓氏病患者的安全性和可行性。一項(xiàng)針對亨廷頓氏病患者的胎兒紋狀體組織移植的1期試驗(yàn)證明了該方法的安全性和可行性,并且有一些移植物存活和臨床益處的證據(jù)。然而,一項(xiàng)后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),移植的細(xì)胞隨著時間的推移出現(xiàn)了類似亨廷頓氏病的病理,這表明單靠細(xì)胞替換可能無法阻止疾病進(jìn)展。

最近,一項(xiàng)針對亨廷頓氏病患者紋狀體內(nèi)移植人類ESC衍生神經(jīng)祖細(xì)胞的1/2期試驗(yàn)已經(jīng)啟動(NCT03252080)。該試驗(yàn)旨在評估該方法的安全性、耐受性和初步療效,預(yù)計(jì)結(jié)果將在未來幾年公布。

挑戰(zhàn)和未來方向

雖然基于干細(xì)胞的亨廷頓氏病療法前景光明,但要成功實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化,必須解決幾個挑戰(zhàn)。

  • 其中一個主要挑戰(zhàn)是,由于宿主環(huán)境中存在突變的亨廷頓蛋白,移植的細(xì)胞可能隨著時間的推移而獲得與亨廷頓氏病相關(guān)的病理。人們正在探索降低這種風(fēng)險(xiǎn)的策略,例如基因校正的自體iPSC或神經(jīng)保護(hù)因子的共同移植。
  • 另一個挑戰(zhàn)是需要將細(xì)胞有針對性地輸送到受影響的大腦區(qū)域,因?yàn)楹嗤㈩D氏病會出現(xiàn)廣泛的神經(jīng)元丟失和回路功能障礙。

開發(fā)新的給藥方法,如腦室內(nèi)或鞘內(nèi)注射干細(xì)胞,可為亨廷頓氏病的細(xì)胞治療提供一種侵入性更小、更廣泛的方法。

09干細(xì)胞治療癲癇

癲癇:反復(fù)無誘因的癲癇發(fā)作是癲癇的典型特征,癲癇是一種由異常高水平的腦神經(jīng)元活動引起的慢性神經(jīng)系統(tǒng)疾病。盡管抗癲癇藥物 (AED) 是癲癇治療的基石,但仍有超過三分之一的患者對藥物沒有反應(yīng)。為了重建癲癇患者大腦興奮和抑制之間的適當(dāng)平衡,干細(xì)胞療法已成為治療耐藥性癲癇的可行輔助或替代治療選擇。

干細(xì)胞治療癲癇的臨床試驗(yàn)

迄今為止,很少有臨床試驗(yàn)研究過干細(xì)胞療法對癲癇患者的安全性和有效性。

一項(xiàng)1期臨床試驗(yàn)對患有難治性癲癇的兒童進(jìn)行了自體骨髓來源的單核細(xì)胞 (BMMNC) 靜脈注射,證明了其安全性和可行性,并有證據(jù)表明癲癇發(fā)作頻率有所降低

另一項(xiàng)針對藥物耐藥性顳葉內(nèi)側(cè)癲癇成年患者進(jìn)行自體BMMNC腦內(nèi)移植的先導(dǎo)研究也表明,該療法安全且可能有效降低癲癇發(fā)作頻率。

挑戰(zhàn)和未來方向

雖然基于干細(xì)胞的癲癇療法前景光明,但要成功實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化,必須解決幾個挑戰(zhàn)。

  • 主要挑戰(zhàn)之一是癲癇的復(fù)雜性和多因素性,這可能需要針對每位患者特定的致癇機(jī)制制定個性化的干細(xì)胞療法。
  • 另一個挑戰(zhàn)是干細(xì)胞移植后可能出現(xiàn)不良事件,如移植排斥、腫瘤形成或癲癇發(fā)作惡化。謹(jǐn)慎選擇患者、嚴(yán)格的安全監(jiān)測和長期隨訪對于減輕這些風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。

干細(xì)胞治療癲癇的未來發(fā)展方向:可能涉及基因編輯技術(shù),以創(chuàng)建具有增強(qiáng)抗驚厥特性或降低免疫原性的干細(xì)胞衍生的GABA能中間神經(jīng)元。開發(fā)先進(jìn)的遞送方法(如立體定向手術(shù)或?qū)α髟鰪?qiáng)遞送)以實(shí)現(xiàn)將干細(xì)胞靶向和可控地移植到癲癇病灶也是一個活躍的研究領(lǐng)域。

此外,確定可靠的生物標(biāo)志物和先進(jìn)的神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)來指導(dǎo)患者選擇、監(jiān)測移植細(xì)胞的命運(yùn)和評估干細(xì)胞療法的體內(nèi)療效,對于優(yōu)化和個體化基于干細(xì)胞的癲癇治療至關(guān)重要。

其他新興應(yīng)用

除了上面討論的神經(jīng)系統(tǒng)疾病外,基于干細(xì)胞的療法還顯示出治療其他各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛力,例如腦癱、自閉癥譜系障礙 (ASD) 和周圍神經(jīng)損傷。

腦癱:腦癱是一系列終身活動異常的疾病,是由發(fā)育中的大腦受到損傷引起的,最早在兒童早期顯現(xiàn)。目前,腦癱的治療主要側(cè)重于通過物理療法、職業(yè)療法和藥物控制癥狀和改善功能。

基于干細(xì)胞的療法,特別是臍帶血 (UCB) 細(xì)胞和MSCs,已在腦癱的臨床前和早期臨床研究中顯示出良好的前景。這些細(xì)胞已被證明具有神經(jīng)保護(hù)、抗炎和促血管生成作用,促進(jìn)腦修復(fù)和功能恢復(fù)。

自閉癥譜系障礙:自閉癥譜系障礙 (ASD) 是一種神經(jīng)發(fā)育障礙,其特征是社交溝通和互動障礙,以及限制性和重復(fù)性行為模式。雖然行為和教育干預(yù)是ASD 治療的主要手段,但目前尚無有效的藥物療法來治療其核心癥狀。

基于干細(xì)胞的療法,特別是MSC和NSC,在臨床前研究中表現(xiàn)出調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、促進(jìn)突觸可塑性和改善ASD動物模型行為結(jié)果的潛力。一些小型臨床研究調(diào)查了干細(xì)胞療法對ASD患者的安全性和可行性,并有證據(jù)表明患者的行為和認(rèn)知功能有所改善。

周圍神經(jīng)損傷:創(chuàng)傷、手術(shù)或疾病引起的周圍神經(jīng)損傷可導(dǎo)致感覺和運(yùn)動功能障礙、神經(jīng)性疼痛以及生活質(zhì)量下降。目前對周圍神經(jīng)損傷的治療主要集中在手術(shù)修復(fù)、物理治療和疼痛管理。

基于干細(xì)胞的療法,特別是間充質(zhì)干細(xì)胞和脂肪干細(xì)胞 (ADSC),在臨床前研究中顯示出促進(jìn)神經(jīng)再生、髓鞘再生和功能恢復(fù)的前景。這些細(xì)胞可以直接移植到受傷的神經(jīng)中,也可以通過神經(jīng)導(dǎo)管或其他生物材料支架輸送。一些早期臨床試驗(yàn)已經(jīng)研究了干細(xì)胞療法治療周圍神經(jīng)損傷的安全性和可行性,并有證據(jù)表明感覺和運(yùn)動功能有所改善。

挑戰(zhàn)和未來方向

雖然干細(xì)胞療法有望應(yīng)用于這些神經(jīng)系統(tǒng)疾病,但要想成功實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化,還必須應(yīng)對多項(xiàng)挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括患者群體的異質(zhì)性、潛在病理的復(fù)雜性和多因素性,以及干細(xì)胞移植后出現(xiàn)不良事件的可能性。

未來的方向可能包括開發(fā)針對每個患者特定需求的個性化干細(xì)胞療法,使用基因編輯技術(shù)增強(qiáng)干細(xì)胞的治療特性,以及探索組合方法以提高干細(xì)胞移植的療效。

除了前面討論的那些經(jīng)過深入研究的疾病外,干細(xì)胞療法還顯示出了治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛力。隨著再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展,人們希望干細(xì)胞療法將成為治療各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的可行選擇,從而改善患者及其家屬的生活質(zhì)量。

結(jié)論和未來展望

近年來,基于干細(xì)胞的神經(jīng)系統(tǒng)疾病療法取得了重大進(jìn)展,臨床前研究和早期臨床試驗(yàn)取得了令人鼓舞的結(jié)果。正如這篇綜合綜述所強(qiáng)調(diào)的那樣,各種干細(xì)胞類型,包括神經(jīng)干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞,都已顯示出治療多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛力,例如帕金森病、阿爾茨海默病、多發(fā)性硬化癥、中風(fēng)、脊髓損傷和創(chuàng)傷性腦損傷。

展望未來,基于干細(xì)胞的神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療領(lǐng)域有望取得令人興奮的發(fā)展和突破。干細(xì)胞生物學(xué)與其他尖端技術(shù)(如基因編輯、單細(xì)胞基因組學(xué)、類器官模型和先進(jìn)的神經(jīng)成像)的融合,為開發(fā)個性化和有針對性的神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療方法帶來了巨大的希望。對神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和微生物組之間復(fù)雜相互作用的日益了解也可能為利用人體內(nèi)在再生能力的基于干細(xì)胞的療法開辟新的途徑。

總之,雖然干細(xì)胞治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病仍處于早期發(fā)展階段,但迄今為止取得的進(jìn)展令人鼓舞,未來前景廣闊。通過持續(xù)的研究、合作和創(chuàng)新,希望干細(xì)胞療法將成為全球數(shù)百萬神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者安全、有效且易于獲得的治療選擇,改善他們的生活質(zhì)量并減輕醫(yī)療保健系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

參考資料:Rahimi Darehbagh, R., Seyedoshohadaei, S.A., Ramezani, R. et al. Stem cell therapies for neurological disorders: current progress, challenges, and future perspectives. Eur J Med Res 29, 386 (2024). https://doi.org/10.1186/s40001-024-01987-1

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