在過去的幾十年中,針對各種疾病和損傷狀態(tài)的干細胞治療研究取得了重大進展;由于近年來公眾對干細胞的旺盛需求導(dǎo)致世界各地不受監(jiān)管的“再生診所”增加,這些診所提供未經(jīng)證實的質(zhì)量和來源未知的干細胞療法,可治療數(shù)百種疾病和病癥。
然而,正如Alofisel(武田)最近在歐洲獲得批準所表明的那樣,我們開始看到藥物級干細胞療法的出現(xiàn)。正在進行適當?shù)膶φ昭芯?,以確定干細胞療法是否是許多疾病和損傷狀態(tài)的可行治療選擇。這篇綜述的重點是臨床前嚙齒動物研究和間充質(zhì)干細胞治療出血性中風的臨床試驗的現(xiàn)狀。
近年來,間充質(zhì)干細胞已被廣泛研究用于治療缺血性中風;然而,他們對出血性中風的研究較少。盡管如此,已有超過10年的臨床前研究調(diào)查了間充質(zhì)干細胞治療出血性中風的方法,并證明了該疾病的一系列動物模型的功能改善。間充質(zhì)干細胞的治療用途可以修復(fù)或再生受損的神經(jīng)元細胞,并可以減少繼發(fā)性神經(jīng)炎癥級聯(lián)反應(yīng),從而改善患者的預(yù)后。
間充質(zhì)干細胞治療出血性中風的臨床前研究
干細胞治療出血性腦卒中動物模型的研究(表格1; 如圖1) 已經(jīng)研究了十多年。這些研究中有超過一半使用人類來源的間充質(zhì)干細胞治療顱內(nèi)出血,其余研究來自大鼠。大約60%的MSCs來自骨髓 (BM-MSCs),因為這是人類和大鼠的可行來源,而臍帶/胎盤/羊膜來源的細胞用于大約四分之一的研究,其余的來源于脂肪組織 (AT-MSCs)。后一種來源均來自人體組織。
MSCs的遞送方法也各不相同,不到一半的研究使用立體定向引導(dǎo)的腦內(nèi)注射,緊隨其后的是靜脈內(nèi)給藥,然后是動脈內(nèi)和鼻內(nèi)給藥。雖然每劑量的MSC數(shù)量范圍很廣,從1×105到8×106個細胞,但它們往往會根據(jù)遞送方法分成兩組。通過腦內(nèi)注射遞送的MSCs的平均劑量為每只大鼠6.4×105個細胞(范圍,1×105至5×106細胞),而靜脈注射MSCs的平均劑量高出四倍,每只大鼠2.6×106個細胞(范圍,1×106至8×106個細胞)。
源碼 | 物種 | 行程模型 | 劑量、給藥和時間 | 結(jié)果 | 參考 |
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人類,骨髓 | 雄性Wistar大鼠(270–320 克) | 將100μl 自體全血注入右側(cè)紋狀體 | 3×106、5×106和 8 × 10?6細胞,通過尾靜脈注射,ICH 后一天 | NSS 的改進;減少紋狀體組織損失;新形成的未成熟神經(jīng)元的存在 | 58 |
大鼠,骨髓 | Sprague-Dawley 大鼠(270–300 g),性別未知 | VII 型膠原酶進入左尾狀核 | 2×106個細胞,通過頸動脈/頸靜脈/側(cè)腦室注射,在 ICH 后第 1、3、5 和 7 天 | 改善肢體運動功能 | 30 |
人類,脂肪 | 雄性 Sprague-Dawley 大鼠(200–220 克) | VII 型膠原酶進入紋狀體 | 3 × 106個細胞,通過 IV 注射,ICH 后 24 小時 | 改進肢體放置行為評分;減少腦萎縮和神經(jīng)膠質(zhì)增生;內(nèi)皮標記物表達但不表達神經(jīng)元或神經(jīng)膠質(zhì)標記物;急性腦炎癥標志物 | 64 |
人類、加工過的脂肪抽吸物(或脂肪來源的) | 雄性Wistar大鼠 (422±28.9 g) | IV型膠原酶進入尾狀核 | 3×106個細胞,通過尾靜脈注射,ICH后24小時 | 旋轉(zhuǎn)棒測試的改進;無病變大小差異;內(nèi)源性祖細胞增加 | 31 |
人類,骨髓 | 雄性Wistar大鼠(270–320 克) | 將100μl自體全血注入右側(cè)紋狀體 | 1×106 個細胞,通過頸內(nèi)動脈注射,ICH后24小時 | 單獨使用 MSC 治療(僅與甘露醇聯(lián)合使用)對 NSS 和轉(zhuǎn)彎測試沒有改善;無紋狀體組織丟失;新形成的未成熟神經(jīng)元的存在 | 32 |
人類,臍帶 | 雄性 Sprague-Dawley 大鼠(230–260 克) | VII 型膠原酶進入紋狀體 | 2 × 10 5 個細胞,腦內(nèi)注射,ICH 后 24 小時 | mNSS 和 Morris 水迷宮測試的改進;受傷面積明顯減少;血管密度增加;ICH 周圍區(qū)域退化神經(jīng)元數(shù)量減少;免疫反應(yīng)減弱 | 33 |
人類臍帶 * 具有成纖維細胞生長因子和肝細胞生長因子 (HGF) 的基因轉(zhuǎn)導(dǎo) | 雄性 Sprague-Dawley 大鼠(平均 220 g) | 膠原酶進入內(nèi)囊 | 6 × 10 5 個細胞,腦內(nèi)注射,ICH 后一周 | 旋轉(zhuǎn)棒測試的改進;脫髓鞘減少 | 34 |
人類,骨髓 | 雄性食蟹猴 (4.2 ± 0.2 kg) * 首次出現(xiàn)在靈長類動物中 | 1.5 mL 右皮層和基底神經(jīng)節(jié)之間的自體動脈血 | (1–5) x 10 6 個細胞,通過腦內(nèi)注射,ICH 后 1 周或 4 周 | 改良的 Kito 評分量表的改進;減少組織損傷;更高的微血管密度 | 51 |
大鼠,骨髓(過度表達 GDNF) | Wistar 大鼠(270–320 g),性別未知 | I 型膠原酶 (0.25 U) 和 1 U 肝素鈉注入右側(cè)紋狀體 | 5×105 個細胞,腦內(nèi)注射,ICH 后 3 天 | mNSS 的改善;病變體積縮小 | 65 |
大鼠,骨髓 | 雌性 Wistar 大鼠(275–300 克) | 0.3mL 血液進入蛛網(wǎng)膜下腔*第一個 SAH 模型 | 3×106個細胞,通過尾靜脈注射,SAH 后 24 小時 | mNSS 的改善;增殖細胞數(shù)量增加;更少的凋亡細胞 | 48 |
大鼠,骨髓 | 雌性 Wistar 大鼠(200–250 克) | IV型膠原酶進入紋狀體 | 2×106 個細胞,腦內(nèi)注射,ICH 后 2 小時 | 增強的內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生;減少新生神經(jīng)細胞的凋亡 | 47 |
大鼠,骨髓 | 雄性 Sprague-Dawley 大鼠(270–320 克) | VII型膠原酶進入紋狀體 | 1 × 10 6 個細胞,通過尾靜脈注射,ICH 后一小時 | mNSS 的改善;減少出血量;存在新形成的未成熟神經(jīng)元;升高的 BDNF | 35 |
人類,脂肪 | 雄性 Sprague-Dawley 大鼠(200–250克) | VII型膠原酶進入紋狀體 | 1 × 106個細胞,通過右側(cè)股靜脈注射,IHC 后 24 小時 | mNSS 的改進 | 36 |
人類,臍帶 | 雄性 Sprague-Dawley 大鼠(產(chǎn)后第 4 天 – 體重未知) | 200μL新鮮母體全血心室(每個心室 100μL) | 1 × 105個細胞,腦內(nèi)注射,ICH 后 24 小時 | 預(yù)防 PHH 的發(fā)展;負趨地性試驗和旋轉(zhuǎn)棒試驗的減值減弱;減少胼胝體損失;增加星形膠質(zhì)細胞增生;炎性細胞因子表達增加 | 59 |
人類,骨髓 | 雄性 Sprague-Dawley 大鼠(190–210 克) | VII型膠原酶進入紋狀體 | 2 × 10 5 個細胞,腦內(nèi)注射,ICH 后 1 天 | mNSS 的改善;腦水含量下降;ICH 周圍區(qū)域的中性粒細胞浸潤和小膠質(zhì)細胞活化減少;炎癥介質(zhì)的下調(diào) | 37 |
大鼠,骨髓 | 雌性 Wistar 大鼠(200–250 克) | IV型膠原酶 (0.5 IU) 進入紋狀體 | 5 × 10 6 個細胞,腦內(nèi)注射,ICH 后 2 個月 | 改進 Rotarod 和 Video-Tracking-Box 測試;增加內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生 | 38 |
大鼠,骨髓 | 雌性 Wistar 大鼠(275–300 克) | 未肝素化的血液進入蛛網(wǎng)膜下腔 | 3 × 10 6 個細胞,通過尾靜脈注射,ICH 后 24 小時 | 改善腦組織結(jié)構(gòu)完整性(電子顯微鏡) | 68 |
大鼠,骨髓 | 雄性 Sprague-Dawley 大鼠(250–300 克) | IV型膠原酶 | 3 × 10 6 個細胞,通過靜脈注射,ICH 后兩小時 | 減少腦水腫和血腦屏障滲漏;促炎細胞因子水平降低;細胞凋亡減少;下調(diào) ICH 部位小膠質(zhì)細胞/巨噬細胞和中性粒細胞浸潤的密度;減弱 ONOO- 形成;ZO-1 和 claudin-5 水平升高 | 67 |
人類,臍帶 | 雄性 Sprague-Dawley 大鼠(250–300 克) | VII型膠原酶進入紋狀體 | 5×105個細胞,腦內(nèi)注射,ICH后2天 | 旋轉(zhuǎn)棒測試的改進;減少病變體積;增加血管生成;減少炎癥因子 | 66 |
人類,沃頓氏膠質(zhì)(臍帶)* 72?小時后進入神經(jīng)元樣細胞 | 雄性 Sprague-Dawley 大鼠,(240–280 克) | IV型膠原酶進入紋狀體 | 2×105 個細胞,腦內(nèi)注射,ICH后1 周 | 旋轉(zhuǎn)棒和肢體放置試驗的改進;增加血管密度; 致敏細胞中 GDNF 增加 | 43 |
大鼠,骨髓*缺氧預(yù)處理 | 雄性 C57BL/6 小鼠(25–28 克) | IV型膠原酶 | 1×106個細胞,通過鼻內(nèi)遞送,IHC 后 3 天和 7 天 | mNSS、Rotarod 試驗、脫膠試驗和運動功能評估的改進;減少組織損失;減少心室擴大;獲救的生長因子水平;增強增殖和數(shù)量未成熟的神經(jīng)元 | 45 |
大鼠,骨髓 | 雄性自發(fā)性高血壓大鼠,未知體重 | 50μL自體血 | 1×106個細胞,尾靜脈注射,時間未記錄 | 改進 mNSS 和改進的肢體放置測試;減弱血腦屏障通透性;緊密連接相關(guān)蛋白 occludin 和 IV 型膠原水平增加 | 52 |
人臍帶 *帶血腫抽吸 | 雄性Sprague-Dawley大鼠(250–280 克) | IV型膠原酶進入尾狀核 | 1 × 10 5通過腦內(nèi)注射,ICH 后 6 小時(血腫抽吸) | mNSS 的改善;血腫周圍 p53 表達減少 | 44 |
人類臍帶*比較 IV 和 IC 給藥 | 雄性Sprague-Dawley大鼠(230–260克) | VII型膠原酶進入紋狀體 | 2 × 10 5 個細胞通過腦內(nèi)注射。通過尾靜脈注射2 × 10 6 個細胞 – 時間未記錄 | mNSS 的改善;減少傷害量;腦內(nèi)給藥組血管密度增加 | 46 |
人類,羊膜 | 雄性Wistar大鼠(240–260 克) | VII型膠原酶進入紋狀體 | 5×105 個細胞,腦內(nèi)注射,ICH后24 小時 | mNSS 的改善;增加血管密度; 細胞凋亡減少;增加神經(jīng)元的增殖和分化;增加生長因子水平;減少中性粒細胞浸潤和小膠質(zhì)細胞活化 | 39 |
大鼠,骨髓* 與條件培養(yǎng)基相比 | 雄性 Sprague-Dawley大鼠(250–280克) | 將100μl自體動脈血注入右基底神經(jīng)節(jié) | ICH后立即通過尾靜脈注射,未報告劑量。 | 前肢放置、轉(zhuǎn)彎測試和 mNSS 的改進;對 Morris 水迷宮性能沒有影響;減少腦水含量;增加下游信號分子的磷酸化;炎性細胞因子減少 | 56 |
大鼠,骨髓* 含第二信使信號抑制劑 | 雄性大鼠(250–280克) | 將100μl自體動脈血注入右基底神經(jīng)節(jié) | ICH 后 1 小時和 24 小時通過 IV 注射未報告劑量。 | 改善被抑制劑治療阻斷的 mNSS;抑制劑減弱第二信使信號 | 57 |
大鼠,骨髓 | 雄性自發(fā)性高血壓大鼠 (250–300g) | 20μl血紅蛋白進入右尾狀核 | 1 × 10 6 個細胞,腦內(nèi)注射,ICH后 6 小時 | 改進 mNSS 和改進的肢體放置測試;減少腦水含量;細胞凋亡減少;增加 ZO-1 染色;減少小膠質(zhì)細胞活化;炎性細胞因子減少 | 40 |
人類骨髓*MSCs 預(yù)防動脈瘤破裂 | 雄性C57BL/6 J 小鼠,體重未知 | 脫氧皮質(zhì)酮醋酸鹽誘導(dǎo)全身性高血壓。彈性蛋白酶進入右基底池 | 1 × 106個細胞,靜脈注射,動脈瘤誘導(dǎo)后6天和9 天 | 降低動脈瘤破裂的發(fā)生率和破裂率 | 50 |
人類,胎盤來源 | 雄性Sprague-Dawley大鼠(250–350克) | IV型膠原酶進入紋狀體 | 1×106個細胞,通過尾靜脈注射,ICH后一小時 | 降低死亡率;減少血腫體積和心室擴大;減少腦水腫;增加 ZO-1 和occludin | 41 |
大鼠,骨髓 | 雄性Wistar大鼠(300–350 克) | 威利斯環(huán)穿孔 | 1.5×106 個細胞,通過鼻內(nèi)遞送,SAH后6天 | 改善感覺運動和機械感覺功能;減少灰質(zhì)和白質(zhì)損失;星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞的激活增加 | 61 |
干細胞移植治療出血性腦中風的臨床研究
截至目前工有13個與干細胞治療出血性腦中風相關(guān)的項目登記在美國clinicaltrials.gov網(wǎng)站,其中已經(jīng)發(fā)表了6篇關(guān)于已完成試驗和病例系列的研究文章,從9名患者到100名患者不等,報告的患者總數(shù)為164例(女性占39.6%;治療組中有106名患者)文獻(表2)。
與臨床前研究一樣,使用了一系列來源來獲得MSC。骨髓來源的MSCs,和臍帶來源的MSCs是臨床試驗中最常用的。還使用了含有MSC的骨髓來源的單核細胞,并測試了嗅鞘細胞 (OEC)、神經(jīng)祖細胞 (NPC)、UC-MSC和雪旺細胞 (SC) 的聯(lián)合細胞移植。
患者人數(shù) | 干細胞類型 | 中風亞型 | 劑量、給藥和時間 | 跟進 | 功能結(jié)果和副作用 | 參考 |
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12名患者(包括6名對照組) 4 名女性(均為MSC組) 8名男性,20-60歲 | 自體骨髓間充質(zhì)干細胞 | 2(出血),4(缺血) | 50–60×106個細胞,通過靜脈注射,中風后3個月至1年 | 8周和 24周 | 在8周和24周時,所有臨床評分(FM和BI)和功能成像參數(shù)均無改善;無不良事件 | 73 |
10名患者,無對照組,6名女性, 4名男性,42-87歲 | 聯(lián)合嗅鞘細胞 (OEC)、神經(jīng)祖細胞 (NPC)、臍帶間充質(zhì)細胞 (UCMSCs) 和雪旺細胞 (SC) | 6(腦梗塞),4(出血) | OEC:1×106,OEC+NPC:1-2×106和2-4×106,NPC:2-5×106,NPC + SC:2-5×106和2×106, UCMSCs:1–2.3×107,通過顱內(nèi)實質(zhì)植入(perilesion)(OEC、NPC)、鞘內(nèi)植入(NPC、SC)和靜脈內(nèi)給藥(UCMSCs),卒中后6個月至20年 | 6 個月 – 2 年 | 改善神經(jīng)功能,包括改善言語、肌肉力量、肌肉緊張、平衡、疼痛和呼吸;增加 BI 分數(shù)和臨床神經(jīng)功能損傷量表分數(shù);無不良事件 | 75 |
100名患者(包括40名對照組),40名女性,60名男性,35-74歲 | 自體骨髓單核細胞,包括間充質(zhì)干細胞 | ICH(手術(shù)引流和開顱減壓術(shù)) | 7.25×105至1.35×106/LMSCs(注射 3.5毫升),通過顱內(nèi)引流管(基神經(jīng)節(jié)),ICH后5-7天 | 6個月 | 改善NIHSS和BI分數(shù);5名治療組患者出現(xiàn)低燒(3 天),無需干預(yù)即可自行消退;1例患者治療4個月后確診為肺癌 | 76 |
24名患者(包括8名對照組),8名女性,16名男性,38-58歲 | 自體骨髓單核細胞7例,同種異體臍帶單核細胞9例 | 出血 | 1.8×108個BM細胞,通過顱內(nèi)給藥進入血腫腔,出血后2周和3周 | 3、6、12、36 和 60 個月 | 用于腦組織愈合的計算機斷層掃描 (CT) 掃描顯示出更好的結(jié)果;NIHSS、mRS 和改進的 BI 的改進;無不良事件 | 74 |
9名患者(包括4名對照組),4名女性, 5名男性,41-59歲 | 自體骨髓間充質(zhì)干細胞 | ICH | ICH后>1年,兩次(間隔4周)每次靜脈輸注4.57× 107個MSC,相當于每公斤體重8.54× 105個 | 12、16、24、36和 60周 | 改善運動障礙和認知障礙;兩組患者明顯的臨床改善具有可比性;無不良事件 | 77 |
9名患者, 3名女性, 6名男性,24-30周齡 | 人臍帶來源的間充質(zhì)干細胞小時數(shù) | IVH | 3例患者接受5×106, 6例患者接受 1×107,診斷后7天內(nèi)通過腦室內(nèi)給藥 | 2、4、6 和 8 周 | 安全可行;無不良事件 | 72 |
總體而言,幾乎所有組都報告沒有副作用。治療后長達5年的患者隨訪表明該療法具有良好的耐受性,試驗報告幾乎沒有不良事件,也沒有患者新發(fā)腫瘤的跡象。
結(jié)論
時間、劑量和給藥途徑都是出血性中風實驗性干預(yù)的變量,需要適當考慮、控制并在理想情況下進行測試。由于干細胞可能作為炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)劑而不是持續(xù)出血的減少劑,因此在血腫有效停止擴大后的第一個24小時之后,遞送可能是最佳的。
需要進行特定于干預(yù)的劑量范圍研究以確定理想劑量,這可能不是最大耐受劑量,并且要測試的給藥途徑在該患者群體中應(yīng)該是可行的。由于血腫減壓通常不推薦手術(shù),通過靜脈輸液或其他非侵入性途徑間接靶向血腫病變將具有吸引力。
最后,超過10年的臨床前研究廣泛證明了間充質(zhì)干細胞療法在實驗性出血性中風中的有效性。此外,針對人類出血性中風患者的小型病例研究和系列研究表明,間充質(zhì)干細胞治療可改善功能恢復(fù)。鑒于出血性中風的破壞性影響及其影響的數(shù)百萬患者,開發(fā)這種療法供人類使用的動力是可以理解的。
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