基于干细胞的疗法已成为一种有前途的治疗方法,它利用干细胞的再生潜力来修复受损的神经组织和神经回路,用于治疗各种神经系统疾病。
日前,欧洲医学研究杂志上发表了一篇关于干细胞治疗神经系统疾病的当前进展、挑战和未来前景的文献综述。
新综述总结:干细胞治疗9种神经系统疾病的当前进展、挑战和未来前景
这篇综合综述深入分析了干细胞在治疗帕金森病 (PD)、阿尔茨海默病 (AD)、肌萎缩侧索硬化症 (ALS)、多发性硬化症 (MS)、中风、脊髓损伤 (SCI) 和其他相关疾病等主要神经系统疾病中的应用现状。
什么是神经系统疾病
神经系统疾病包括多种影响中枢和周围神经系统的衰弱性疾病,导致神经组织逐渐受损和损失。这些疾病包括神经退行性疾病,其特征是异常蛋白质聚集体的积聚和特定神经元群的逐渐损失。
这些疾病的例子有阿尔茨海默病 (AD)、帕金森病 (PD) 和亨廷顿病 (HD) 。多发性硬化症 (MS) 和脊髓损伤 (SCI) 等其他神经系统疾病涉及髓鞘和轴突损伤,从而扰乱神经传递并导致功能障碍。脑血管疾病,包括中风和创伤性脑损伤 (TBI),会导致急性神经组织损伤和随后的神经炎症,从而导致长期残疾。
神经系统疾病给全球健康带来了沉重的负担,影响着全世界数百万人,并导致了巨大的医疗成本和社会影响。
目前,治疗神经系统疾病的方法主要侧重于控制症状和减缓疾病进展,而不是解决潜在的病理。部分原因是许多神经系统疾病的确切病因仍然未知,限制了我们开发有针对性的疾病改良疗法的能力。鉴于当前治疗方法的局限性,迫切需要能够有效再生受损神经组织、替换丢失的神经元并促进神经系统疾病功能恢复的新方法。
通过利用干细胞的再生能力,干细胞疗法已成为治疗神经系统疾病潜在病理生理的可行选择。由于干细胞具有自我更新和分化成不同细胞类型的能力,因此在再生医学中备受青睐。
干细胞在神经系统疾病中具有多种治疗应用,包括免疫调节、细胞替代、旁分泌信号传导和刺激内源性修复机制。动物模型的临床前研究表明,干细胞能够分化为神经元和神经胶质细胞谱系、整合到宿主神经回路中,并促进各种神经系统疾病中的功能恢复。然而,干细胞疗法的临床转化面临诸多挑战,包括优化细胞制造、输送方法和安全性评估。
本综述旨在深入分析干细胞治疗神经系统疾病的现状,重点介绍最新进展和临床应用。此外本综述将讨论干细胞治疗神经系统疾病的机制,严格审查其有效性和安全性的临床前和临床证据,并强调该领域的挑战和未来方向。
通过综合最新的研究成果和专家意见,本综述旨在让研究人员、临床医生和利益相关者了解干细胞疗法在彻底改变神经系统疾病治疗方面的潜力和局限性。
干细胞治疗神经系统疾病的作用机制
干细胞是未分化细胞,具有独特的自我更新和分化成各种细胞类型的能力,使其成为再生医学的宝贵工具。了解干细胞的基本特性和机制对于其在神经系统疾病中的治疗应用至关重要。本节概述了干细胞治疗神经系统疾病的作用机制。
干细胞通过多种机制发挥对神经系统疾病的治疗作用,大致可分为细胞替代、旁分泌信号传导、免疫调节和刺激内源性修复过程。
细胞替代:干细胞可以分化成特定的神经元和神经胶质细胞类型,有可能替代神经系统疾病中受损或丢失的神经细胞。例如,来自干细胞的多巴胺能神经元可以移植到纹状体中,以取代帕金森病中的退化神经元。然而,细胞替代的程度和移植细胞的功能整合在不同神经系统疾病中有所不同,需要进一步优化。
旁分泌信号:干细胞分泌多种生物活性分子,包括生长因子、细胞因子和细胞外囊泡,这些分子可对宿主神经组织发挥神经保护、抗炎和再生作用。这些旁分泌因子可促进内源性神经细胞的存活和再生,调节免疫反应,增强血管生成和神经可塑性。人们认为,干细胞的旁分泌机制在其治疗效果中起着至关重要的作用,特别是在单靠细胞替换可能不够的情况下。
免疫调节:神经炎症是许多神经系统疾病的共同特征,会导致神经损伤并阻碍修复过程。干细胞(尤其是MSC)具有免疫调节特性,可以调节免疫反应并为神经修复创造更有利的环境。这些细胞可以与各种免疫细胞(如T细胞、B细胞和小胶质细胞)相互作用,并通过直接细胞间接触和分泌可溶性因子来调节其活性。通过减轻神经炎症并促进促再生免疫反应,干细胞可以间接支持神经修复和功能恢复。
刺激内源性修复:为了促进内源性干细胞和祖细胞增殖、分化和整合到受损的神经组织中,干细胞可以激活和调动脑中的这些细胞。为了实现这一目标,可以分泌生长因子和趋化因子,将内源性干细胞吸引到损伤部位,促进其存活和分化。此外,干细胞可以扩大大脑的神经源性和血管生成微环境,改善内源性修复机制的条件。
干细胞在神经系统疾病中的治疗机制复杂且多面,通常涉及细胞替换、旁分泌信号、免疫调节和刺激内源性修复等多种机制。每种机制的相对贡献可能因特定的神经系统疾病、所用干细胞的类型以及给药途径和时间而异。
了解这些机制对于优化基于干细胞的疗法和开发针对神经系统疾病的靶向疗法至关重要。
干细胞治疗特定的神经系统疾病
01干细胞治疗阿尔茨海默氏病
阿尔茨海默氏病:淀粉样β蛋白 (Aβ) 斑块和神经原纤维缠结在阿尔茨海默病 (AD) 中积聚,阿尔茨海默病是一种渐进性的神经退行性疾病,会损害记忆力、导致神经元死亡并降低认知功能。
目前的药物治疗,如胆碱酯酶抑制剂和美金刚,可以缓解症状,但不能解决潜在病理或阻止病情进展。基于干细胞的疗法已被提议作为解决阿尔茨海默病病理的多个方面的潜在策略,包括替换丢失的神经元、提供神经保护和调节神经炎症。
干细胞治疗阿尔茨海默病的临床试验
迄今为止,只有有限数量的小规模临床试验研究了干细胞疗法对AD患者的安全性和可行性。一项使用人脐带血MSCs (hUCB-MSCs) 的I期试验证明了反复静脉输注对AD患者的安全性和耐受性,并且有证据表明认知功能得以稳定。
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另一项使用自体脂肪来源MSCs (ADSCs) 的I期试验表明,干细胞疗法在减缓轻度至中度AD患者的认知能力下降方面是安全的,并且具有潜在疗效。
干细胞治疗阿尔茨海默病的挑战和未来方向
障碍和未来的前景:尽管临床前结果显示出希望,但要成功将干细胞疗法应用于AD的临床治疗,必须克服各种障碍。这些包括提高干细胞的效率和质量、提高移植细胞的活力和有效整合,以及设计精确的输送技术到受AD影响的特定大脑区域。此外,需要通过精心设计的临床试验确定最佳干预时机、长期安全性和有效性以及重复治疗的潜在需求。
未来干细胞治疗阿尔茨海默症的方向:可能包括使用基因改造干细胞来增强其治疗特性,例如增加神经营养因子或Aβ降解酶的分泌。将干细胞疗法与其他治疗方法(例如Aβ免疫或Aβ和tau病理的小分子抑制剂)相结合,可产生协同效益。源自患者特异性iPSC的3D类器官模型也可能有助于药物筛选和个性化治疗策略。
02干细胞治疗帕金森病
帕金森病:帕金森病 (PD) 是一种神经退行性疾病,会逐渐导致黑质致密部 (SNpc) 中的多巴胺能神经元死亡。这会导致运动症状,包括震颤、僵硬和动作迟缓。目前的治疗方法包括多巴胺能药物和深部脑刺激,可以缓解症状,但不能解决潜在的神经元丢失或阻止疾病进展。基于干细胞的疗法旨在替换丢失的多巴胺能神经元并恢复PD患者的运动功能。
值得注意的是,帕金森病不仅仅是多巴胺能神经元的丢失。其病理生理学很复杂,涉及多种神经递质系统、蛋白质聚集、神经炎症和各种神经回路功能障碍。干细胞疗法要想真正改变或治愈疾病,就需要解决PD病理的多个方面。最近的研究强调了额外的挑战,包括α-突触核蛋白病理可能扩散至移植细胞,以及除了多巴胺替代之外还需要恢复更广泛的神经回路功能。
干细胞治疗帕金森病的临床试验
多项临床试验已经调查了干细胞疗法对PD患者的安全性和有效性。早期使用胎儿腹侧中脑 (FVM) 组织移植的试验显示出不同的结果,一些患者显示出长期临床益处,而另一些患者则出现移植物诱发的运动障碍。
最近,使用人类ESC衍生的多巴胺能祖细胞的临床试验显示出了良好的前景。一项1/2期试验报告了移植细胞对PD患者的安全性和存活率,并有一些运动改善的证据。
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一项正在进行的1期试验 (NCT03119636) 研究了人类ESC衍生的多巴胺能祖细胞对PD患者的安全性和有效性。使用自体iPSC衍生的多巴胺能神经元的临床试验也正处于规划阶段。
干细胞治疗帕金森病的临床试验的挑战和未来方向
尽管PD的干细胞疗法已取得重大进展,但仍存在一些挑战。其中包括优化多巴胺能神经元的分化和纯化、确保移植物成活和功能整合、以及最大限度地降低移植物诱发的运动障碍风险。正在探索提高移植物成活率的策略,例如与支持性细胞类型或神经保护剂共同移植。制定标准化的细胞制造和质量控制方案对于干细胞疗法的可重复性和可扩展性也至关重要。
干细胞治疗帕金森病的未来方向:可能涉及基因编辑技术,以纠正患者特异性iPSC中的致病突变。细胞封装或生物工程支架可以提高移植物成活率和整合率。组合方法(例如共同施用神经营养因子或使用神经保护剂)可以增强干细胞疗法的治疗效果。
干细胞疗法有望成为PD的疾病改良疗法,旨在取代丢失的多巴胺能神经元并恢复运动功能。尽管临床前研究和早期临床试验中已经取得了令人鼓舞的发现,但仍需要进一步研究来克服障碍并增强治疗方法。
03干细胞治疗多发性硬化症
多发性硬化症:多发性硬化症 (MS) 是一种长期的中枢神经系统炎症疾病,免疫系统会攻击和破坏神经纤维的保护层髓鞘。这种损伤会导致神经系统问题和功能障碍。
目前,MS的治疗方法主要集中于免疫调节和症状管理,但不能有效促进髓鞘再生或预防进行性神经退行性变。基于干细胞的疗法旨在促进髓鞘再生、提供神经保护和调节MS中的免疫反应。
在神经系统疾病中,多发性硬化症 (MS) 因干细胞疗法的临床应用最为先进而脱颖而出。自体造血干细胞移植 (aHSCT) 目前在世界各地的医疗中心常规用于治疗侵袭性MS。这种方法旨在“重置”免疫系统并阻止疾病进展。
干细胞治疗多发性硬化症的临床试验
多项临床试验已经调查了干细胞疗法对MS患者的安全性和有效性。aHSCT已被探索作为侵袭性MS的一种潜在治疗方法,可重置免疫系统并阻止病情进展。将aHSCT与疾病改良疗法进行比较,发现aHSCT在防止病情进展和实现神经功能的持续改善方面更胜一筹。长期随访研究表明,相当一部分患者在治疗后5年或更长时间内没有疾病活动。
虽然一些研究显示了有希望的结果,一部分患者的残疾状况得到了长期稳定或改善,但该程序具有重大风险。它目前仅用于患有高度活动性疾病的特定患者。使用MSCs的临床试验也在MS患者中开展,主要关注安全性和可行性。自体MSCs的静脉内给药耐受性良好,有证据表明其在减少炎症活动和促进神经保护方面具有潜在功效。
挑战和未来方向
虽然干细胞疗法有望成为治疗MS的有效方法,但仍需应对一些挑战。
- 主要挑战之一是确保移植细胞在宿主中枢神经系统中存活、分化和功能整合。人们正在探索提高移植物存活率和促进向脱髓鞘部位定向迁移的策略。
- 另一个挑战是移植排斥或继发性自身免疫的可能性。使用自体或转基因干细胞以及开发改进的免疫抑制方案可能有助于减轻这些风险。
干细胞治疗多发性硬化症的未来方向:可能包括使用基因编辑技术来创建具有增强髓鞘再生能力或免疫调节特性的“现成”细胞产品。开发生物材料和组织工程方法来创建支持细胞存活和引导轴突再生的支架也是一个活跃的研究领域。针对MS病理的多个方面(如神经炎症、氧化应激和线粒体功能障碍)的联合疗法或能增强干细胞移植的治疗潜力。
04干细胞治疗中风
中风:中风是全球范围内导致死亡和残疾的主要原因,其特征是大脑突然失去血液供应,导致神经元损伤和功能障碍。
目前中风的治疗主要集中于恢复血流和提供支持性护理,但不能有效解决长期神经功能缺损。基于干细胞的疗法可促进神经元修复、调节炎症并增强中风后的功能恢复。
干细胞治疗中风的临床试验
多项临床试验已经调查了干细胞疗法对卒中患者的安全性和可行性。一项关于使用MSCs治疗缺血性卒中患者的早期临床试验的荟萃分析报告了良好的安全性和功能结果的潜在改善。然而,MSC移植对卒中的疗效仍有待更大规模的随机对照试验确定。
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最近,TREASURE试验是一项关于向急性缺血性卒中患者静脉注射脐带血来源的MSCs的II/III期研究,也未能显示90天时功能结果有显著改善。这些结果强调了进一步优化卒中干细胞疗法的必要性,包括选择最有可能受益的患者、给药的时间和途径,以及联合疗法的潜力。
挑战和未来方向
虽然干细胞疗法有望成为治疗卒中的最佳疗法,但仍需应对多项挑战。
- 其中一项主要挑战是移植细胞在缺血性脑组织中的存活和植入有限。人们正在探索提高细胞存活率的策略,例如对干细胞进行预处理或基因改造。
- 另一项挑战是可能出现脱靶效应或发生不良事件,例如肿瘤发生或卒中相关感染。使用高度纯化、特征明确的细胞群以及严格的安全监测对于卒中干细胞疗法的临床转化至关重要。
干细胞治疗卒中的未来方向:可能包括使用生物材料和组织工程方法为移植细胞创造支持性微环境,并提高其存活和分化。开发无细胞方法,例如使用来自干细胞的细胞外囊泡或外泌体,也可能为细胞移植提供一种更具可扩展性和安全性的替代方法。联合使用神经保护剂或使用康复疗法等方法可以增强干细胞移植的治疗效果。
05干细胞治疗脊髓损伤
脊髓损伤:脊髓损伤 (SCI) 是一种严重的疾病,会导致损伤部位以下的运动和感觉功能丧失,这常常导致永久性瘫痪和损伤。当前SCI治疗的主要目标是稳定脊柱、防止进一步损伤和促进康复。基于干细胞的脊髓损伤 (SCI) 治疗目标包括神经胶质细胞和缺失神经元的替换、轴突再生和炎症反应调节。
干细胞治疗脊髓损伤的临床试验
多项临床试验已经研究了干细胞疗法对SCI患者的安全性和可行性。
一项关于使用MSC治疗SCI患者的临床试验的系统综述和荟萃分析发现,细胞移植未发生严重不良事件,且有一定功能改善的证据。然而,纳入的研究规模小、异质性强且缺乏适当的对照,这凸显出需要进行更广泛、设计更完善的试验来确定MSC治疗SCI的疗效。
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一项关于亚急性SCI患者髓内移植人类ESC衍生少突胶质细胞祖细胞的II期试验 (NCT02302157) 最近完成,结果有待发表。其他正在进行或计划中的试验研究了各种干细胞类型对SCI患者的安全性和疗效,包括NSC、NPC和自体骨髓衍生的MSC。
挑战和未来方向
虽然基于干细胞的SCI疗法前景光明,但要成功实现临床转化,必须解决若干挑战。
- 主要挑战之一是损伤微环境的复杂性和动态性,这可能会限制移植细胞的存活、分化和整合。人们正在探索提高细胞存活率和促进靶向分化的策略,例如共同递送神经保护因子或生物材料和组织工程方法。
- 另一个挑战是干细胞移植后可能出现不良事件,例如神经性疼痛、自主神经反射异常或肿瘤形成。精心选择患者、严格的安全监测和长期随访对于减轻这些风险至关重要。
干细胞治疗脊髓损伤的未来发展方向:可能包括利用基因编辑技术改造干细胞,使其具有增强的再生特性,如增加神经营养因子的分泌或提高髓鞘形成能力。联合疗法,如联合康复治疗或使用电刺激,可增强干细胞移植的治疗潜力。此外,确定可靠的生物标志物和成像技术来监测移植细胞在体内的存活、分化和整合,对于优化和个性化SCI干细胞疗法至关重要。
06干细胞治疗肌萎缩侧索硬化症
肌萎缩侧索硬化症:肌肉无力、瘫痪,最终导致死亡,这是大脑和脊髓中选择性运动神经元损失的结果,是肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 的特征,ALS 是一种渐进性神经退行性疾病。
目前仅有少数几种ALS治疗方法,主要集中在支持治疗和症状控制。基于干细胞的ALS治疗的目标是减少神经炎症、恢复受损的运动神经元并提供神经保护。
干细胞治疗肌萎缩侧索硬化症的临床试验
多项早期临床试验已研究了干细胞疗法对ALS患者的安全性和可行性。对ALS患者进行胎儿脊髓来源的NSC椎管内移植是安全且耐受性良好的,有证据表明其可能对减缓病情进展有效。
然而,一项后续的2期试验显示,与安慰剂相比,NSC并未显著改善功能结果或生存率。也有人探索在ALS患者中鞘内注射自体MSC,重点关注安全性和耐受性。虽然这些早期试验为干细胞移植在ALS中的可行性提供了概念验证,但还需要更广泛的随机对照试验来确定这些方法的有效性。
挑战和未来方向
尽管临床前结果令人鼓舞,但干细胞疗法在ALS的临床转化仍面临若干挑战。
- 主要挑战之一是ALS发病机制复杂且多因素,这可能会限制单纯细胞替换的治疗效果。目前正在探索提高移植细胞在ALS恶劣微环境中的存活、整合和功能的策略,例如同时移植支持性神经胶质细胞或使用神经保护因子。
- 另一个挑战是可能发生免疫排斥或发生不良事件,例如移植物引起的运动障碍或肿瘤发生。使用自体或基因改造的干细胞以及改进的免疫抑制方案可能有助于减轻这些风险。
干细胞治疗渐冻症的未来方向:可能涉及基因编辑技术,以纠正患者特异性iPSC中导致ALS的突变,然后可将其分化为健康的运动神经元以供移植。使用生物材料和组织工程方法创建支持细胞存活和引导轴突再生的支架也是一个活跃的研究领域。
组合方法:例如共同施用神经保护剂或使用抗炎药物,可增强干细胞移植的治疗潜力。开发新型给药方法,例如肌肉内或血管内施用干细胞,可为ALS的细胞治疗提供一种侵入性更小、更具可扩展性的方法。
07干细胞治疗脑损伤
创伤性脑损伤:创伤性脑损伤 (TBI) 是全世界导致死亡和残疾的主要原因,其原因是脑部因跌倒、车祸或暴力等外力而受到突然的物理损伤。原发性损伤会引发一系列继发性损伤机制,包括神经炎症、氧化应激、兴奋性毒性和细胞凋亡,导致进行性神经元丢失和功能障碍。
目前对TBI的治疗主要集中于减少继发性损伤、控制颅内压和通过康复治疗促进功能恢复。然而,目前尚无有效的疗法可以逆转损伤并恢复慢性TBI患者的功能。基于干细胞的疗法旨在替换丢失的神经元和神经胶质细胞、调节炎症反应并促进TBI中的神经发生和血管生成。
干细胞治疗创伤性脑损伤的临床试验
多项早期临床试验已研究了干细胞疗法对创伤性脑损伤患者的安全性和可行性。一项1/2a期研究对急性重度TBI患者进行了自体骨髓来源的单核细胞 (BMMNC) 静脉注射,结果显示该方法安全且有改善神经系统结局的趋势。
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另一项1期研究对慢性TBI患者进行了人类NSC脑内移植,结果显示该方法安全可行,且有证据表明该方法可改善神经系统功能。
然而,需要进行更广泛的随机对照试验来确定这些方法在改善TBI患者的功能结局和生活质量方面的有效性。
挑战和未来方向
虽然基于干细胞的TBI疗法前景光明,但要成功实现临床转化,必须解决若干挑战。
- 主要挑战之一是TBI的异质性,其在损伤机制、部位和严重程度以及患者的年龄和合并症方面可能存在差异。开发针对每位患者特定需求的个性化干细胞疗法可能有助于最大限度地提高治疗效果。
- 另一个挑战是干细胞移植后可能出现不良事件,如癫痫、感染或肿瘤发生。谨慎选择患者、严格的安全监测和长期随访对于减轻这些风险至关重要。
未来干细胞治疗创伤性脑损伤的发展方向:可能包括利用基因编辑技术来增强移植细胞的再生特性,如过度表达神经营养因子或抗炎细胞因子。联合使用神经保护药物、神经修复治疗或康复等组合技术,或许能够提高干细胞移植的治疗潜力。
此外,开发PET和MRI等非侵入性成像方式来追踪移植细胞在体内的迁移、存活和分化,对于定制和简化创伤性脑损伤的干细胞治疗至关重要。
08干细胞治疗亨廷顿氏病
亨廷顿氏病:亨廷顿舞蹈症 (HD) 是一种遗传性神经退行性疾病,由亨廷顿基因的三核苷酸重复扩增引起,导致产生突变的亨廷顿蛋白,进而引起进行性神经元丢失和功能障碍,尤其是在纹状体和皮质中。
目前对亨廷顿舞蹈症的治疗方法有限,主要集中于控制症状,如舞蹈症和精神障碍。基于干细胞的疗法旨在替换丢失的神经元,提供神经保护,并调节亨廷顿舞蹈症中的神经炎症。
干细胞治疗亨廷顿氏病的临床试验
到目前为止,很少有临床试验研究干细胞疗法对亨廷顿氏病患者的安全性和可行性。一项针对亨廷顿氏病患者的胎儿纹状体组织移植的1期试验证明了该方法的安全性和可行性,并且有一些移植物存活和临床益处的证据。然而,一项后续研究发现,移植的细胞随着时间的推移出现了类似亨廷顿氏病的病理,这表明单靠细胞替换可能无法阻止疾病进展。
最近,一项针对亨廷顿氏病患者纹状体内移植人类ESC衍生神经祖细胞的1/2期试验已经启动(NCT03252080)。该试验旨在评估该方法的安全性、耐受性和初步疗效,预计结果将在未来几年公布。
挑战和未来方向
虽然基于干细胞的亨廷顿氏病疗法前景光明,但要成功实现临床转化,必须解决几个挑战。
- 其中一个主要挑战是,由于宿主环境中存在突变的亨廷顿蛋白,移植的细胞可能随着时间的推移而获得与亨廷顿氏病相关的病理。人们正在探索降低这种风险的策略,例如基因校正的自体iPSC或神经保护因子的共同移植。
- 另一个挑战是需要将细胞有针对性地输送到受影响的大脑区域,因为亨廷顿氏病会出现广泛的神经元丢失和回路功能障碍。
开发新的给药方法,如脑室内或鞘内注射干细胞,可为亨廷顿氏病的细胞治疗提供一种侵入性更小、更广泛的方法。
09干细胞治疗癫痫
癫痫:反复无诱因的癫痫发作是癫痫的典型特征,癫痫是一种由异常高水平的脑神经元活动引起的慢性神经系统疾病。尽管抗癫痫药物 (AED) 是癫痫治疗的基石,但仍有超过三分之一的患者对药物没有反应。为了重建癫痫患者大脑兴奋和抑制之间的适当平衡,干细胞疗法已成为治疗耐药性癫痫的可行辅助或替代治疗选择。
干细胞治疗癫痫的临床试验
迄今为止,很少有临床试验研究过干细胞疗法对癫痫患者的安全性和有效性。
一项1期临床试验对患有难治性癫痫的儿童进行了自体骨髓来源的单核细胞 (BMMNC) 静脉注射,证明了其安全性和可行性,并有证据表明癫痫发作频率有所降低。
另一项针对药物耐药性颞叶内侧癫痫成年患者进行自体BMMNC脑内移植的先导研究也表明,该疗法安全且可能有效降低癫痫发作频率。
挑战和未来方向
虽然基于干细胞的癫痫疗法前景光明,但要成功实现临床转化,必须解决几个挑战。
- 主要挑战之一是癫痫的复杂性和多因素性,这可能需要针对每位患者特定的致痫机制制定个性化的干细胞疗法。
- 另一个挑战是干细胞移植后可能出现不良事件,如移植排斥、肿瘤形成或癫痫发作恶化。谨慎选择患者、严格的安全监测和长期随访对于减轻这些风险至关重要。
干细胞治疗癫痫的未来发展方向:可能涉及基因编辑技术,以创建具有增强抗惊厥特性或降低免疫原性的干细胞衍生的GABA能中间神经元。开发先进的递送方法(如立体定向手术或对流增强递送)以实现将干细胞靶向和可控地移植到癫痫病灶也是一个活跃的研究领域。
此外,确定可靠的生物标志物和先进的神经影像学技术来指导患者选择、监测移植细胞的命运和评估干细胞疗法的体内疗效,对于优化和个体化基于干细胞的癫痫治疗至关重要。
其他新兴应用
除了上面讨论的神经系统疾病外,基于干细胞的疗法还显示出治疗其他各种神经系统疾病的潜力,例如脑瘫、自闭症谱系障碍 (ASD) 和周围神经损伤。
脑瘫:脑瘫是一系列终身活动异常的疾病,是由发育中的大脑受到损伤引起的,最早在儿童早期显现。目前,脑瘫的治疗主要侧重于通过物理疗法、职业疗法和药物控制症状和改善功能。
基于干细胞的疗法,特别是脐带血 (UCB) 细胞和MSCs,已在脑瘫的临床前和早期临床研究中显示出良好的前景。这些细胞已被证明具有神经保护、抗炎和促血管生成作用,促进脑修复和功能恢复。
自闭症谱系障碍:自闭症谱系障碍 (ASD) 是一种神经发育障碍,其特征是社交沟通和互动障碍,以及限制性和重复性行为模式。虽然行为和教育干预是ASD 治疗的主要手段,但目前尚无有效的药物疗法来治疗其核心症状。
基于干细胞的疗法,特别是MSC和NSC,在临床前研究中表现出调节免疫系统、促进突触可塑性和改善ASD动物模型行为结果的潜力。一些小型临床研究调查了干细胞疗法对ASD患者的安全性和可行性,并有证据表明患者的行为和认知功能有所改善。
周围神经损伤:创伤、手术或疾病引起的周围神经损伤可导致感觉和运动功能障碍、神经性疼痛以及生活质量下降。目前对周围神经损伤的治疗主要集中在手术修复、物理治疗和疼痛管理。
基于干细胞的疗法,特别是间充质干细胞和脂肪干细胞 (ADSC),在临床前研究中显示出促进神经再生、髓鞘再生和功能恢复的前景。这些细胞可以直接移植到受伤的神经中,也可以通过神经导管或其他生物材料支架输送。一些早期临床试验已经研究了干细胞疗法治疗周围神经损伤的安全性和可行性,并有证据表明感觉和运动功能有所改善。
挑战和未来方向
虽然干细胞疗法有望应用于这些神经系统疾病,但要想成功实现临床转化,还必须应对多项挑战。这些挑战包括患者群体的异质性、潜在病理的复杂性和多因素性,以及干细胞移植后出现不良事件的可能性。
未来的方向可能包括开发针对每个患者特定需求的个性化干细胞疗法,使用基因编辑技术增强干细胞的治疗特性,以及探索组合方法以提高干细胞移植的疗效。
除了前面讨论的那些经过深入研究的疾病外,干细胞疗法还显示出了治疗神经系统疾病的潜力。随着再生医学的发展,人们希望干细胞疗法将成为治疗各种神经系统疾病的可行选择,从而改善患者及其家属的生活质量。
结论和未来展望
近年来,基于干细胞的神经系统疾病疗法取得了重大进展,临床前研究和早期临床试验取得了令人鼓舞的结果。正如这篇综合综述所强调的那样,各种干细胞类型,包括神经干细胞、间充质干细胞和诱导多能干细胞,都已显示出治疗多种神经系统疾病的潜力,例如帕金森病、阿尔茨海默病、多发性硬化症、中风、脊髓损伤和创伤性脑损伤。
展望未来,基于干细胞的神经系统疾病治疗领域有望取得令人兴奋的发展和突破。干细胞生物学与其他尖端技术(如基因编辑、单细胞基因组学、类器官模型和先进的神经成像)的融合,为开发个性化和有针对性的神经系统疾病治疗方法带来了巨大的希望。对神经系统、免疫系统和微生物组之间复杂相互作用的日益了解也可能为利用人体内在再生能力的基于干细胞的疗法开辟新的途径。
总之,虽然干细胞治疗神经系统疾病仍处于早期发展阶段,但迄今为止取得的进展令人鼓舞,未来前景广阔。通过持续的研究、合作和创新,希望干细胞疗法将成为全球数百万神经系统疾病患者安全、有效且易于获得的治疗选择,改善他们的生活质量并减轻医疗保健系统的负担。
参考资料: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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