近年来干细胞疗法治疗脑中风的临床进展怎么样

中风对人体造成衰弱，对社会造成严重的负面影响，全球发病率为六分之一。据世界卫生组织称，全世界每年有1500万人患有中风。其中，500万人死亡，另外500万人永久残疾。偏瘫、瘫痪、慢性疼痛以及精神运动和行为症状等运动和认知缺陷可能会长期持续，并阻止患者完全重新融入社会。

在临床上为中风开发的唯一神经保护剂是重组组织纤溶酶原激活剂 (rtPA)，它用于溶栓，治疗窗仅为3-4.5小时。因此，迫切需要开发在中风发作后的最初几个小时后仍有效的治疗剂。这需要将范式转变为使用新策略，从神经保护到治疗受伤或受损脑组织的神经恢复。

尽管有几种神经康复疗法，但大多数中风幸存者仍存在一定程度的残疾，尤其是上肢功能障碍。结合锻炼、运动学习原理、运动皮层刺激（使用rTMS、TDCS）和辅助技术的物理疗法有助于恢复功能性运动。再生医学的出现激发了读者和临床医生研究其潜力的兴趣。在过去十年中，人们做了大量工作来探索各种细胞的潜力，例如成体干细胞、神经干细胞、脐带血以及来自脂肪组织和皮肤的细胞。
中风恢复模式

受中风影响的个体的恢复在很大程度上取决于病变的大小、脑损伤的内部环境以及患者的年龄和合并症状态。

一般来说，第一个时期包括中风后的最初几个小时，此时血流、水肿和促炎机制发生快速变化。

第二个时期与自发行为恢复有关，它在中风发作后几天开始并持续数周。在此期间，随着内源性修复相关事件达到峰值水平，大脑被激发以启动修复，这表明是启动外源性恢复疗法的黄金时期。

第三个时期开始于中风后数周至数月，此时自发行为增益通常达到稳定状态，并且这种稳定状态对许多恢复性干预有反应。

干细胞在神经修复中的作用机制

干细胞具有分化成所有类型细胞的能力。外源性施用的细胞似乎刺激内源性修复过程并且不替代受伤的脑组织。人们曾经认为静脉注射的细胞会回到受伤部位并替换死亡的神经元，但目前使用这些细胞的意识形态认为这些细胞会释放许多营养因子，如VEGF、IGF、BDNF和组织生长因子刺激大脑的可塑性和恢复机制。生长因子的上调、持续细胞死亡的预防以及宿主和移植物之间突触连接的增强是静脉内干细胞作为“伴侣”发挥作用的一些常见途径。干细胞所有可能的作用模式已在图1。

再生医学治疗脑中风的转换方法

干细胞自我更新和分化的独特能力已被用于设计针对各种神经退行性疾病（包括脑中风）的细胞疗法。有几项研究报告了干细胞在治疗各种疾病中的应用，这些研究将在接下来的段落中进行讨论。

这些研究使用了各种干细胞，例如成体干细胞（间充质干细胞和神经干细胞）、胚胎干细胞和最新的诱导多能干细胞。除了使用不同类型的干细胞外，科学家们还报告了独特的作用模式来支持他们的研究结果。除了这些可变点之外，还有其他考虑因素，例如干细胞的剂量、干细胞的给药方式以及是否需要加强剂量，取决于疾病的严重程度。

治疗脑中风的干细胞有哪些

缺血性中风通过破坏异质细胞群和神经元连接以及血管系统，对脑细胞造成严重损害。几种类型的干细胞如胚胎干细胞、神经干细胞、成体干细胞（间充质干细胞）和诱导多能干细胞的再生潜力已被评估用于治疗中风。这些研究的结果和观察结果并不一致。大多数研究只评论了该部位干细胞的归巢、存活、增殖和分化及其有限的神经恢复能力。

胚胎干细胞：胚胎干细胞 (ESC) 是源自胚泡内细胞团的多能细胞。然而，由于胚胎干细胞的免疫原性和形成畸胎瘤的倾向，许多其他团体反对在临床环境中使用胚胎干细胞。因此，科学家们现在正试图建立其他干细胞类型的神经恢复能力。

神经干细胞：神经干细胞 (NSC) 是神经修复最合适的细胞候选者，因为它们属于同一组织来源，并且具有分化成神经元细胞的自然倾向。NSC是多能细胞，通常存在于海马齿状回的颗粒下区。

据报道，NSCs的植入会导致突触连接的重建和受损大脑中成熟神经元电生理特性的改善。它们通过改善细胞外微环境从而促进神经元回路可塑性来实现这一点。NSC恢复神经元功能，因为它们分泌多种神经营养因子，如BDNF和VEGF，有助于维持神经元的健康、生成、增殖和存活，同时维持ECM。VEGF特别有助于因缺血而受损的血管的血管生成和血管修复。NSCs分泌的CNTF、GDNF、NGF和其他此类因子在神经细胞的保护、维持和增殖中也起着重要作用。

间充质干细胞：另一种具有惊人的神经恢复潜力并具有其他几个理想特性的细胞是间充质干细胞 (MSC)。MSC是多能干细胞，MSCs通过一种或多种作用模式导致神经恢复，例如旁分泌因子的释放、细胞替代、线粒体转移等。MSCs还具有血管生成作用。据报道，它们通过释放血管内皮生长因子 (VEGF) 诱导血管生成。

诱导多能干细胞：最近探索其转化价值的另一种干细胞是诱导多能干细胞 (iPSC)。由于其免疫原性低、易于获取、非干预性且不会引起伦理问题，iPSC比其他类型的干细胞更具优势。然而，它们的生成仍然是一个未解决的问题，因为重编程效率仍然很低。

脑卒中的生物活性成分：联合疗法

间充质干细胞移植治疗脑卒中患者是一种新途径，但由于治疗期间缺氧，有时会在MSC中观察到炎症。一项研究表明，载有柚皮素（一种强抗炎剂）的明胶涂层聚己内酯纳米制剂可保护 MSC 免受氧葡萄糖剥夺引起的炎症，并降低促炎细胞因子的水平。在脑缺血灌注大鼠模型中测试了从Acorus gramineus中分离出的活性化合物丁香酚。在大鼠模型中用丁香酚预处理表明，它通过 AMPK/mTOR/P70S6K信号通路诱导自噬，从而迅速减轻脑缺血损伤。

许多临床前研究已经使用植物衍生产品进行，这些产品有助于调节 MSCs的增殖和分化，并可用于生物材料领域。因此，植物化学物质与干细胞疗法的新联合疗法可能成为基于干细胞的神经再生的新视角。

干细胞治疗脑中风的临床试验

我们对中风临床研究数据库进行了严格搜索，发现超过56项关于使用再生医学（自体或同种异体）治疗脑血管中风的临床试验。

他们中的大多数使用间充质干细胞、脂肪组织、骨髓来源的细胞以及脊髓和脐带细胞。表格1介绍了一些涉及干细胞疗法（自体和同种异体）的临床试验，给出了他们的研究设计、剂量、给药途径和结果。

mRS，改良 Rankin 评分；MRI，磁共振成像；PET，正电子发射断层扫描；CT，计算机断层扫描；NIHSS，美国国立卫生研究院卒中量表；BI，巴塞尔指数。

2010年，进行了一项开放标记的观察者盲法临床试验，以评估自体MSC的长期安全性和有效性。MSCs移植后，MSC治疗组患者的临床症状有所改善，这与血清基质细胞衍生因子-1水平和侧脑室下脑室区域的受累程度有关。患者长期随访未见严重不良反应。合并症的发生率与对照组相似。

2012年，一项自体骨髓单核细胞治疗慢性缺血性脑卒中的非随机观察对照研究显示出更好的疗效，并且在长期随访患者期间未观察到任何不良反应或神经系统异常。

2014年，在一项针对急性中风后2周患者的II期随机、双盲、安慰剂对照单中心试点临床试验中，静脉注射来自脂肪组织的同种异体间充质干细胞显示出更好的疗效，且未发生不良事件。此外，使用同种异体MSC可能是治疗中风的替代疗法，因为已证明它们缺乏II类HLA抗原。

2018年，在另一项I期、开放标签、前瞻性临床试验中，急性缺血性中风患者在3-10天内接受了同种异体人脐带血细胞的单次静脉输注。在3、6和12个月的患者随访中分析了UCB输注后、移植物抗宿主病、感染和超敏反应。

治疗后3个月，所有参与者的mRS（平均2.8±0.9）和NIHSS（平均5.9±1.4）相对于基线至少提高了一个等级。总之，这些数据表明，单次静脉注射同种异体非HLA匹配的人脐带血细胞对患有缺血性中风的成人是安全的，并支持开展一项随机、安慰剂对照的2期研究。

2019年，在一项单点I期研究中，观察了源自单个人胎儿脊髓的 NSI-566原代贴壁神经细胞的可行性和安全性。在一项患者队列研究中研究了三种不同的剂量，结果表明，将人脊髓来源的神经干细胞移植到稳定性中风患者的梗死周围区域是有益的。其背后的潜在机制是干细胞来源的组织主要由中间神经元和神经胶质细胞组成，它们促进再生并充当再生神经元纤维之间的桥梁。

2022年，韩国首尔成均馆大学三星医学中心就其开展的“自体干细胞治疗中风随机对照临床试验”STARTING-2 (Stem cell Application Researches and Trials In Neurology)”进行了分析。

STARTING-2试验的参与者以2:1的比例被随机分配接受静脉MSC注射(干预组)或仅接受标准治疗(对照组)，结果表明，MSC疗法改善了亚急性卒中患者的下肢运动功能，且没有明显的副作用。

国内干细胞治疗脑中风研究进展

2018-2019年，国家研发计划“干细胞及转化研究”重点专项中，《神经干细胞脑内精准移植治疗脑卒中的临床研究》和《负载多种干细胞和外泌体的可注射多功能微支架构建及其对缺血性卒中的修复研究》两大项目通过审批。

2020年2月，干预缺血性脑卒中的干细胞新药（缺血耐受人同种异体骨髓间充质干细胞）申请获得临床试验默示许可。

2020年5月，上海交通大学医学院附属仁济医院启动了“人源性神经干细胞治疗缺血性卒中的单中心随机对照研究”，为广大脑卒中患者的康复带来了福音。

近年来，基于对间充质干细胞的疗法给缺血性脑卒中治疗带来了变革。国内已经有2款间充质干细胞治疗缺血性脑卒中的新药IND获得临床默示许可，治疗脑卒中的一条全新道路正在打开。

未来展望及克服的问题

随着我们从过去和当前的中风临床试验中获取更多证据，再生医学看起来越来越有吸引力，虽然干细胞已被证明是治疗中风的重要资源，但在不久的将来仍有一些障碍需要克服。

例如，从使用的干细胞种类开始，有多能干细胞（ESCs和iPSCs）、神经干细胞和成体干细胞（来自各种组织的MSCs）。存在与多能干细胞相关的伦理问题。此外，NSCs在体外具有局限性扩张（根据需要移植的神经干细胞数量）。MSCs有能力解决这个问题。

另一个问题是宿主和移植干细胞之间的免疫耐受性。这个问题可以通过使用患者自己的细胞衍生出MSC的iPSC来解决（因为它们没有HLAII类）。

除了这些问题之外，还有其他几个问题，例如细胞提取、扩增和分化的效率是否足以进行移植，以及最佳注射方式和最佳注射次数。虽然将干细胞疗法纳入各种疾病治疗的主流还存在一些挑战，但干细胞疗法已被用于治疗多种退行性疾病和其他种类的疾病。

未来，还需要更多的临床对照试验研究以及患者的长期随访结果，进一步推动干细胞治疗缺血性脑卒中的临床应用。

参考资料：

Singh M, Pandey PK, Bhasin A, Padma MV, Mohanty S. Application of Stem Cells in Stroke: A Multifactorial Approach. Front Neurosci. 2020 Jun 9;14:473. doi: 10.3389/fnins.2020.00473. PMID: 32581669; PMCID: PMC7296176.