鞘内递送间充质干细胞治疗创伤性脊髓损伤：I期试验

前言：根据世界卫生组织的数据，全世界每年有25万~50万人因外伤等原因，而遭受脊髓损伤，而且现有的对症治疗手段疗效较为有限。

随着干细胞疗法的不断发展，各国科学家相继投入到攻克脊髓损伤的研究之中，并且初见成效。2018年，日本厚生劳动省更是批准了自体间充质干细胞治疗产品（Stemirac）的上市，用以治疗脊髓损伤，并被纳入了国民健康保险，为脊髓损伤患者的康复之路，带来了全新的曙光。

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近期，国际《自然》科学期刊子刊《nature communications》发表了一篇《鞘内递送脂肪间充质干细胞治疗创伤性脊髓损伤：I 期试验》文献综述，综述表明自体培养扩增的脂肪组织间充质干细胞（AD-MSC）可用于治疗创伤性脊髓损伤（SCI）。这项I期试验（ClinicalTrials.gov：NCT03308565）纳入了10名受伤时美国脊髓损伤协会损伤量表（AIS）A级或B级的患者。

研究的主要结果是安全性，即不良事件的性质和频率。次要结果包括感觉和运动评分、成像、脑脊液标记物和体感诱发电位的变化。所有患者的治疗方案的制造和实施都很成功。最常报告的不良反应是头痛和肌肉骨骼疼痛，有8名患者出现这种情况。没有发现严重的不良反应。在最后的随访中，7名患者的 AIS等级比注射时有所改善。总之，该研究达到了主要终点，表明间充质干细胞治疗创伤性脊髓损伤患者改善具有一定效果且耐受性良好。

介绍

脊髓损伤 (SCI) 是一种使人衰弱的疾病，会给那些有残余损伤的人带来严重的医疗、心理和经济影响。截至 2016年，美国有超过290,000人患有SCI，每年新增病例17,000例。目前对亚急性和慢性脊髓损伤患者可用的干预措施仅限于症状管理和身体康复。这反映了损伤脊髓中发生的SCI病理生理学的复杂性。然而，人们对再生医学在脊髓损伤中的应用越来越感兴趣。干细胞疗法是再生医学应用的一个主要例子，其中这些细胞之间的相互作用促进了脊髓损伤后潜在的再生环境。

脂肪组织是间充质干细胞最重要的储存库，称为脂肪源性间充质干细胞（AD-MSC）。脂肪来源的间充质干细胞因其可用性、易于获取和多能性而被认为是有吸引力的选择。AD-MSC在创伤性和退行性疾病中的应用已得到彻底研究。SCI动物模型的临床前试验发现证据表明AD-MSC可以调节炎症反应并促进再生环境，这与有希望的临床结果相关。

此前，我们曾报道过一例SCI患者接受鞘内AD-MSC治疗的病例报告；经过一段神经系统平台期后，患者表现出明显的运动和感觉改善。该患者正在参加CELLTOP（自体脂肪来源的间充质干细胞治疗创伤性脊髓损伤引起的瘫痪的临床试验；ClinicalTrials.gov标识符：NCT03308565），这是一项研究安全性、可行性和生物学特性的I期临床试验。 AD-MSC注射对10名创伤性SCI患者的影响。

在此，我们介绍了所有10名入组患者并随访96周的CELLTOP试验的结果。我们展示了自体AD-MSC采集和鞘内给药在脊髓损伤中的安全性。研究期间，没有报告严重不良事件，7名患者的运动和/或感觉得到改善。

方法

标准方案批准–注册–患者同意

这项 I 期单臂、前瞻性、开放标签研究评估了SCI患者鞘内自体AD-MSC疗法的使用，经美国食品和药物管理局审查并允许继续进行（ClinicalTrials.gov 标识符：NCT03308565）和梅奥诊所机构审查委员会（IRB 号 17-004621）。该临床试验于2017年6月开始，于2021年10月完成。第一位患者于2017年11月入组，最后一位患者于2019年8月入组。在研究入组前获得了每位参与者的书面知情同意书。本研究中的一名参与者的数据先前已作为病例报告发表。参与者没有因其参与而获得报酬。

选择标准

如果患者年满18岁，并且在研究入组前12个月内遭受过创伤性、钝器性、非穿透性和非退行性损伤，则被认为符合资格。考虑受伤时AIS等级为A或B以及受伤后12个月内有或没有后续改善的患者。研究设计没有考虑性别和性别，因为预计性别的变化不会影响鞘内注射干细胞的安全性。要入选，纳入的患者必须充分了解研究要求并遵守治疗计划。完整的选择标准可在ClinicalTrials.gov上获取（标识符：NCT03308565）。

研究设计

共筛选出14名创伤性SCI患者，其中10名患者入选并注射了AD-间充质干细胞（图4）。4名患者入选失败的原因包括非创伤性损伤病因、不符合纳入标准以及未获同意。患者首先进行脂肪采集，然后进行AD-MSC分离和扩增。这些干细胞被扩增到1亿个细胞的剂量，并在透视引导下注射到腰椎部位。本研究采用的剂量方案参考了之前的I期剂量递增试验，该试验研究了肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）鞘内注射AD-MSC的安全性。

参考试验使用的细胞产品与我们当前研究中正在评估的细胞产品相同。该试验显示，单剂量1亿个细胞的最高剂量具有良好的安全性。本研究是作为单剂量 I 期试验进行的，对所有十名患者进行了密切跟踪，以了解是否发生任何不良事件（AEs）。所有患者均在筛查（注射前）、基线（注射）和所有随访中接受了评估。随访安排在第2天、第3天、第1周、第2周、第 6 周、第12周、第 24 周、第 48 周和第 96 周（图 5）。所有参与者在注射后都接受了为期两年的随访。

AD-MSC采集、制备和注射

在患者被认为有资格参加研究并同意参与后，就开始按计划进行脂肪采集。患者通过腹部或大腿的一个小手术切口（1-2 英寸）接受脂肪活检，从皮下取出约15mL的脂肪组织。该程序由经过认证的注册护士执行。在切口前对患者进行局部麻醉，并在收获后用缝合线缝合伤口。如先前文献中所述，对提取的脂肪组织进行处理以进行AD-MSC分离和培养扩增至1亿个细胞。

细胞注射后，患者每隔15分钟左右侧转体一次，持续2小时，以最大限度地使细胞均匀分布在CSF中。脂肪采集、脂肪间充质干细胞分离、培养和注射过程如图6所示。

结果

干细胞治疗脊髓损伤的安全性和不良事件

10名患者中总共报告了44项AE，其中17项 (37%) 被认为可能与研究药物有关。在这44种AE中，26种被认为是早期AE，而16种被认为是晚期AE。十名患者中有八名在早期随访期间出现头痛，而十名患者中有九名出现肌肉骨骼症状，包括背痛（两名患者）、一般髋部疼痛（三名患者）、尾骨疼痛或酸痛（三名患者）和腿部疼痛疼痛（一名患者）。十名患者中有六名使用了非处方药，完全缓解了他们的症状。研究期间未观察到严重的AE。表2描述了10名患者的完整安全概况。

病人 ＃	早期不良事件	评论	晚期不良事件	评论
病人1	头痛、尾骨疼痛、视力模糊	通过OTC解决	足跟痛、手脚麻木、足部皮肤病变、疲劳、痉挛、胸部神经性疼痛	解决
病人2	头痛、感冒样充血、发烧、腰痛	通过OTC解决	皮肤破裂愈合、抑郁	解决
病人3	头痛、尾骨痛、胃痛	通过OTC解决	皮肤破裂愈合、抑郁	解决
病人4	头痛、全身髋部疼痛	解决	不适用	解决
病人5	剧烈的背痛、头晕、臀部疼痛	通过 OTC 解决	MRI 感觉温热感，左侧臀部病变，左侧臀部疼痛	用曲马多解决
病人6	脚痛	解决	髋部骨折（从椅子上摔下来）	与学习无关
病人7	头痛、双侧臀部和腿部疼痛	解决	双腿腰部以下出汗	解决
病人8	低烧、手臂疼痛、头痛	通过 OTC 解决	双侧小腿痉挛	解决
病人9	头痛、尾骨酸痛、发紧	解决	左侧第五 MCP 尺侧皮肤破损	解决
10号病人	头痛和反射障碍	通过 OTC 解决	上背部压力损伤	解决

病人 ＃	MRI预注射	一年后 MRI	评论
病人1	C3处颈髓局灶性损伤，低于该水平的颈髓和胸髓T2信号弥漫性增加。	与上次检查相比无明显变化	不适用
病人2	T11和T12水平的胸脊髓骨髓软化	与上次检查相比无明显变化	不适用
病人3	颈髓内C6-7水平的局灶性T2高信号与创伤后骨髓软化一致。	与上次检查相比无明显变化	L4-L5 水平的马尾神经根聚集轻度增加。
病人4	中央脊髓信号异常，从T11延伸到T12-L1的髓圆锥。更多的模棱两可的中枢T2信号异常也延伸至颅骨至 T6-T7。	与上次检查相比无明显变化	腰神经根聚集/增厚。
病人5	下胸髓囊性骨髓软化症。	与上次检查相比无明显变化	马尾根部聚集，无结节强化证据
病人6	脊髓信号异常与骨髓软化一致，从 C4-5 延伸至 C7，Sag IR 序列上有细微的脊髓信号异常，向下延伸至 T2。	与上次检查相比无明显变化	马尾神经根增厚、结块和轻微强化。
病人7	背索轻度 T2 信号异常，可能与华勒变性有关。	与上次检查相比无明显变化	沿着L2、L3和死胡同的马尾出现新的结节。下神经根新突出的证据。
病人8	从C5延伸到 C7 中段的颈脊髓存在严重的骨髓软化。鞘内有不规则强化这涉及脊髓，最突出的是C6 水平。	与上次检查相比无明显变化	马尾神经根的节段增强以及远端脊髓的软脑膜增强的间隔增加，从头侧延伸到至少大约中胸水平。
病人9	脊髓内C5-C6间隙水平的非增强T2高信号变化与先前创伤后遗症一致。	与上次检查相比无明显变化	马尾神经根新的聚集和周围移位，轻度增强。
10号病人	颈脊髓明显的骨髓软化，从 C4 下体延伸到 C7 中体，在 C5 水平脊髓明显腹侧扭结。	与上次检查相比无明显变化	信号异常及沿着L3处的马尾神经根聚集。

病人 ＃	基线SSEP	注射后第一次SSEP	注射后最终SSEP	整体解读
病人1	UE SSEP：双侧绝对头皮延迟延长。所有双侧峰间潜伏期均延长。 LE SSEP：双侧绝对头皮潜伏期延长。 双侧腰椎到头皮和左侧颈椎到头皮的峰间潜伏期延长。	5个月时进行： UE SSEP：双侧绝对头皮延迟延长。双侧颈椎到头皮和锁骨到头皮的峰间潜伏期延长。 LE SSEP：双侧绝对头皮潜伏期延长。双侧腰椎至头皮峰间潜伏期延长。	在18个月时进行： UESSEP：双侧头皮绝对潜伏期和左侧颈椎绝对潜伏期延长。双侧锁骨至头皮和左侧锁骨至颈椎峰间潜伏期延长。 LESSEP：左侧绝对头皮潜伏期延长。左侧腰椎至头皮峰间潜伏期延长。	主要是右下肢 SSEP 轻度改善。
病人2	UE SSEP：左中位电位和潜伏期正常。未执行右中位SSEP。 LE SSEP：左颈椎和头皮电位缺失。正常左绝对腰椎电位和潜伏期。未执行右胫骨SSEP。	9个月时进行： UE SSEP：未进行。 LE SSEP：左颈椎和头皮电位缺失。正常左绝对腰椎电位和潜伏期。右侧没有任何反应。	19个月时进行： UESSEP：未进行。 LESSEP：没有可重现的外周或中心电位。	没有可靠的解释。
病人3	UE SSEP：双侧锁骨到头皮和锁骨到宫颈的峰间潜伏期延长。 LE SSEP：正常。	5个月时进行： UE SSEP：正常。 LE SSEP：正常。	17个月时进行： UE SSEP：正常。 LE SSEP：正常。	UE SSEP在5个月时从基线异常改善至正常。
病人4	UE SSEP：正常。 LE SSEP：正常。	5个月时进行： UE SSEP：正常。 LE SSEP：正常。	15个月时进行： UE SSEP：未执行。 LE SSEP：正常。	全程正常。
病人5	UE SSEP：未执行。 LE SSEP：双侧绝对头皮电位轻度延长。左侧腰椎至头皮峰间潜伏期延长。	5个月时进行： UE SSEP：未进行。 LE SSEP：未获得可靠信息。	17个月时进行： UE SSEP：未进行。 LE SSEP：双侧绝对腰椎电位正常。没有获得其他可靠信息。	没有可靠的解释。
病人6	UE SSEP：右锁骨到颈部和左锁骨到头皮的峰间潜伏期轻度延长。LE SSEP：双侧腰椎电位正常。正常左颈绝对潜伏期和腰椎至颈椎峰间潜伏期。没有获得其他可靠信息。	5个月时进行： UE SSEP：左锁骨至头皮峰间潜伏期延长。正常右侧绝对潜伏期和峰间潜伏期。 LE SSEP：正常左颈椎和双侧腰椎绝对潜伏期。正常腰椎至颈椎峰间潜伏期。没有获得其他可靠信息。	17个月时进行： UE SSEP：左锁骨至头皮峰间潜伏期延长。正常右侧绝对潜伏期和峰间潜伏期。 LE SSEP：双侧腰椎电位正常。没有获得其他可靠信息。	与基线相比没有显着变化。
病人7	UE SSEP：正常。 LE SSEP：未获得可靠信息。	7个月时进行： UE SSEP：未进行。 LE SSEP：正常双侧腰椎绝对潜伏期。没有获得其他可靠信息。	17个月时进行： UE SSEP：未进行。 LE SSEP：正常双侧绝对腰椎潜伏期。右侧绝对头皮和腰椎至头皮峰间潜伏期延长。	没有可靠的解释。
病人8	UE SSEP：左侧颈椎和头皮绝对潜伏期延长。所有峰间潜伏期均延长。右锁骨至头皮峰间潜伏期延长。 LE SSEP：未获得可靠信息。	11个月时进行： UE SSEP：双侧锁骨到颈部和锁骨到头皮的峰间潜伏期延长。 LE SSEP：未获得可靠信息。	16个月时进行： UE SSEP：双侧锁骨到头皮峰间潜伏期延长。右锁骨至颈部峰间潜伏期延长。 LE SSEP：正常的左颈椎和右腰椎绝对潜伏期。没有获得其他可靠信息。	与基线相比没有变化。
病人9	UE SSEP：双侧锁骨到头皮和右锁骨到宫颈的峰间潜伏期延长。 LE SSEP：双侧腰椎至头皮峰间潜伏期延长。	7个月时进行： UE SSEP：正常。 LE SSEP：左侧绝对头皮潜伏期正常。没有获得其他可靠信息。	15个月时进行： UE SSEP：正常。 LE SSEP：正常双侧绝对头皮潜伏期。没有获得其他可靠信息。	解决上肢中心电位延长。对于下肢没有可靠的解释。
10号病人	UE SSEP：正常右锁骨绝对潜伏期。未获得其他可靠信息 LE SSEP：未获得可靠信息。	不适用	不适用	没有可靠的解释。

注射后血液和脑脊液检查未发现异常。随访时MRI未见明显变化；然而，在十名患者中，有八名检测到马尾神经根的丛集轻度增加，有或没有结节性增强的证据。在经历马尾神经根聚集或强化的患者中，没有发现明显的临床相关性。图1显示了患者6的输注前和随访MRI，该患者L4-S1水平的马尾神经根丛集轻度增加。表3突出显示了所有患者干细胞注射前后的MRI变化。三名患者的SSEP有所改善。两名患者与基线相比没有任何变化，四名患者无法进行解释，一名患者在整个研究期间具有正常的SSEP。表4突出显示了SSEP 的发现和解释。

总体而言，当有足够的数据进行解释时，SSEP的结果与患者的临床评估相关。在这方面，患者3和患者4值得特别注意。 4号患者受伤时为AIS级，在整个研究期间表现出正常的SSEP。基线SSEP是在注射前进行的，当时患者4在评估时为AISC级，这与正常SSEP结果一致。对于3号患者，根据他们的基线临床检查，轻触受到的影响不如针刺那么严重。此外，该患者的AIS等级B是由于损伤水平以下的运动功能完全丧失所致。考虑到SSEP主要评估背柱功能，介导轻触觉（而针刺主要通过脊髓丘脑束转移），SSEP结果与ISNCSCI检查和随访中看到的变化一致。

AIS分级

在整个研究期间，每位患者接受了十次体检。在我们的队列中，十分之七的患者表现出自注射后AIS等级有所改善。图2突出显示了受伤、入组、注射和随访时AIS等级的变化。5名患者在注射时被分类为AISA。其中，两名患者在最后一次随访时仍为AISA，三名患者在第96周时从AISA更改为B（两名患者）并更改为 AIS C（一名患者）。五名患者中的四名被分类为AISB或注射时的C表明AIS等级有所改善。表1包含每位患者 AIS 变化的基础 。此外，七名患者的运动和感觉功能至少在一个水平上有所改善，而两名患者的感觉至少在一个水平上有所改善。

脑脊液参数

在基线和注射后两周进行腰椎穿刺。基线时脑脊液蛋白的中位数为45mg/dL (IQR=56)，随访时为46.5mg/dL (IQR=38.5)。脑脊液有核细胞的中位数在基线时为2个细胞/uL (IQR=3)，在注射后两周为9.5个细胞/uL (IQR=30.25)。脑脊液葡萄糖从基线时的中位数52mg/dL (IQR=4) 下降至中位数46.5mg/dL (IQR=8.5)。使用细胞因子面板1，在AD-MSC注射前后，GM-CSF、IL-16,17,1 A、5,7和TNF-β均低于CSF的检测限。在该队列中，10名患者中有6名的VEGF水平无法检测到（定义为 VEGF < 15.4 pg/ml），随后在注射后增加到可检测的阈值。总体而言，9名具有可用测量值的患者中有7名在注射AD-MSC后表现出VEGF水平升高。这些变化如图3所示。

讨论

该I期临床试验证明了鞘内注射培养扩增的1×10⁸个自体AD-MSC细胞对于创伤性SCI患者的安全性。干细胞已成功制造，产品已交付给所有入组患者。在整个研究期间没有发生严重不良事件，尽管非严重不良事件并不少见。根据AIS损伤等级评估，几名患者表现出感觉和运动改善。

目前，临床前研究产生的大量证据表明MSC可能会调节涉及内源性神经发生、血管生成、免疫调节和神经元可塑性的各种途径。与其他成体干细胞相比，AD-MSC特别具有优势，因为它们具有血管生成和神经再生能力，此外还具有多能性、易于收获和可用性。在本研究中，虽然确实发生了非严重的AE，但在AD-MSC注射期间和注射后没有记录到严重的AE。这些结果与一项早期人体试验一致，该试验调查了SCI患者鞘内注射AD-MSC的安全性，其中14名接受治疗的患者没有发生严重的AE。在那项研究中，五名患者的上肢或下肢运动能力得到改善。 Staff 等人之前进行的一项针对肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 的研究也证实了该安全性。

2016。与我们的研究相反，Staff等人涉及剂量递增方案，范围从1×10^7（单剂量）到1×10^8个细胞（2 个月剂量）。尽管如此，自体AD-MSC的鞘内治疗也被认为是安全的。与ALS、多发性硬化症和其他神经退行性疾病相关的其他研究也得出了类似的结论。

结论

这项I期临床试验 (CELLTOP) 研究了鞘内注射脂肪间充质干细胞治疗10名创伤性脊髓损伤患者的安全性。总体而言，在整个研究期间没有报告严重不良事件。在最后一次随访中，与注射前的状态相比，十名患者中有七名的AIS等级有所改善。 AD-MSC注射目前的安全性值得进一步研究对患者神经系统结果的影响。

参考资料：Bydon, M., Qu, W., Moinuddin, F.M. et al. Intrathecal delivery of adipose-derived mesenchymal stem cells in traumatic spinal cord injury: Phase I trial. Nat Commun 15, 2201 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46259-y

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