腦卒中在醫(yī)學中被稱為中風，是一種臨床上突發(fā)的腦部血液循環(huán)障礙性疾病，它包括缺血性腦卒中和出血性腦卒中。
最常見的是缺血性中風，約80%的中風屬于這種類型。缺血性腦卒中由腦血流阻斷而引起，阻斷的原因可以分為腦血管異常狹窄以及腦血管被血栓等堵塞。
另外20%左右的中風是出血性中風，常見于高血壓病人，血壓急劇升高，血管破裂，除了偏癱、言語障礙，常伴隨頭痛、惡心、嘔吐癥狀。
全球每五秒鐘就會發(fā)生1例腦卒中，我國每年發(fā)生腦卒中人數(shù)超過200萬，且逐年上升。
除了血栓切除術作為急性缺血性卒中治療藥物的迅速推廣應用外，很少有藥物能夠有效恢復其后遺癥。最近，干細胞療法被認為是一種很有前途的策略，可以在功能上促進缺血性中風的恢復。因此，多種細胞，包括骨髓單核細胞 (BMMNC) , 骨髓/脂肪來源的干/基質(zhì)細胞 (BMSCs/ADMSCs) 、臍帶血細胞 (UCBC) 和造血干細胞、神經(jīng)干細胞(?NSC?)?、嗅鞘細胞 (OEC) 和胎豬細胞已被探索為候選供體。
動物研究表明，此類細胞可能會改善腦卒中后的神經(jīng)功能缺損，其中一些已在臨床試驗中進行了測試，并取得了一些有利的結果。然而，許多問題，例如需要開發(fā)最大限度地增強細胞療法對中風的影響的技術，仍未解決，需要澄清。這些問題與最佳細胞類型、細胞劑量、移植途徑和候選患者類型有關（圖1）。
除了科學方面的細化外，細胞療法還需要從商業(yè)角度進行評估，才能作為一種新的治療方法成功推廣。細胞療法需要以合理的成本實施良好生產(chǎn)規(guī)范 (GMP) 級生產(chǎn)方法來生產(chǎn)、保存和轉移細胞。在這里，作者回顧了干細胞相關神經(jīng)恢復的潛在機制、臨床試驗的現(xiàn)狀以及利用細胞療法治療缺血性中風的未來前景。
干細胞治療缺血性腦中風的潛在機制
為闡明通過干細胞移植治療缺血性卒中的作用模式已經(jīng)做出了廣泛的努力，導致發(fā)表了多篇描述性綜述。
簡而言之，已知移植細胞在缺血性中風的各個階段發(fā)揮多種神經(jīng)和血管保護作用。移植的細胞不僅可以重組神經(jīng)元網(wǎng)絡，還可以減少局部和全身炎癥，支持軸突再生和突觸發(fā)芽，并減少神經(jīng)膠質(zhì)疤痕。這些機制可以細分為兩種不同的類型：（i）細胞分化（細胞替代）；(ii) 旁分泌因子的分泌（旁觀者效應）。
細胞分化：細胞替代可以通過移植細胞分化為神經(jīng)元或血管細胞來補償功能喪失，或通過神經(jīng)元祖細胞的直接沉降和發(fā)育來實現(xiàn)。
干細胞的旁觀者效應：旁分泌因子的分泌是干細胞功能多能性的一個重要方面，其中這些細胞分泌各種營養(yǎng)因子，如細胞因子、趨化因子和外泌體，這些因子可以改善神經(jīng)元損傷或再生新的神經(jīng)元回路。除了促進抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用外，這些因子還誘導抗凋亡作用并動員內(nèi)源性干細胞 (NSC)/神經(jīng)祖細胞 (NPC) 。這些因子通過直接滲透或細胞外囊泡 (EV) 釋放到周圍環(huán)境中，并通過脾臟和胸腺等外周免疫器官直接改善缺血性損傷并下調(diào)局部和全身炎癥。
干細胞治療缺血性腦卒中的臨床試驗
臨床試驗結果概述
試驗分為急性（卒中發(fā)病后一周內(nèi)治療）、亞急性（發(fā)病后1周至6個月內(nèi)治療）和慢性（發(fā)病后6個月內(nèi)治療）。一些試驗包含多個治療時間點，并按手稿中列出的實際治療時間進行劃分（表1）。
表 1. 已發(fā)表的使用干細胞治療缺血性中風的臨床試驗。
| 參考編號 | 國家 | 細胞類型 | 細胞 來源 | 劑量 | 路線 | 移植 時機 | 接受治療的患者 人數(shù)（對照） | 評估 方式 | 主要成果 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 急性 | |||||||||
| [ 16 ] | 美國 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 4–6 × 10 8 | 靜脈 | 1–3D | 10 | BI、MRS、NIHSS | 顯示出良好的神經(jīng)功能恢復 |
| [ 25 ] | 美國 | 同種異體 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 1.2×10 9 | 靜脈 | 1–2 日 | 65 (58) | mRS、NIHSS、BI | 神經(jīng)功能恢復（主要終點）沒有差異 ，但較早的時間（24-36小時） 可能有益 |
| [ 35 ] | 美國 | 同種異體 | UCBC | 1.2×10 6（CD34+） | 靜脈 | 3-9D | 10 | 磁共振成像，美國國立衛(wèi)生研究院 | 安全的 |
| [ 10 ] | 巴西 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 5–60 × 10 7 | 動脈 | 3–10 天 | 20 | 磁共振成像，美國國立衛(wèi)生研究院 | 30%的患者表現(xiàn)出滿意的 臨床結果 |
| [ 12 ] | 西班牙 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 1.6×10 8 | 動脈 | 5–9 日 | 10(10) | mRS、BI、NIHSS | 神經(jīng)功能無差異 |
| [ 9 ] | 巴西 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 3×10 7 | 動脈 | 9D | 1 | SPECT | 8小時時腦/肝/脾攝取 |
| [ 32 ] | 英國 | 自體 | CD34+（骨髓） | 1–3 × 10 6 | 動脈 | 1瓦 | 5 | 磁共振成像，美國國立衛(wèi)生研究院 | 觀察到良好的恢復 |
| [ 36 ] | 中國 | 同種異體 | UCBC & NPC | 3×10 7（UC：IV）、1.5×10 7（UC：IT）、1.8×10 7（NPC：IT） | 靜脈注射及鞘內(nèi)或腦室內(nèi) | 1瓦 | 1 | NIHSS、BI、mRS | 顯示出一定程度的神經(jīng)功能 恢復 |
| 亞急性 | |||||||||
| [ 13 ] | 印度 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 2–19 × 10 8 | 靜脈 | 2-4瓦 | 11 | NIHSS、BI、mRS、PET | 良好的結果大多 出現(xiàn)在早期治療組 |
| [ 5 ] | 印度 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 5×10 7 | 靜脈 | 3-4米 | 1（3） | 調(diào)頻、移動BI | 安全的 |
| [ 15 ] | 巴西 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 2–5 × 10 8 | 靜脈 | 1-3M | 5 | 美國國立衛(wèi)生研究院 | 大腦中的細胞稀缺（1%），與IV（7%）相比，IV （21%）在肺中顯示出較高的細胞分布 |
| [ 14 ] | 印度 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 2.8×10e7 | 靜脈 | 18D | 59(59) | BI、MRS、NIHSS、PET | 與對照相比沒有顯著恢復 |
| [ 20 ] | 日本 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 2.5–3.4×10 8 | 靜脈 | 7–10 天 | 12 | mRS、NIHSS、SPECT、PET | 與歷史對照相比，NIHSS（但不是 mRS、BI）恢復更好 |
| [ 22 ] | 韓國 | 自體 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 1×10 8 | 靜脈 | 1-2米 | 5 (25) | BI、MRS、NIHSS | 細胞治療組的 神經(jīng)功能恢復優(yōu)于對照組 |
| [ 28 ] | 韓國 | 自體 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 1×10 8 | 靜脈 | 2M | 16(36) | mRS，生存 | 五年內(nèi)恢復更好，死亡率更低 |
| [ 26 ] | 日本 | 自體 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 0.8–1.5×10 8 | 靜脈 | 1–4M | 12 | 美國國立衛(wèi)生研究院 | 移植后恢復主要為 0-1W |
| [ 24 ] | 中國 | 自體 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 3×10 8 | 靜脈 | 1M | 12（6） | mRS、NIHSS、BI | 與對照組相比沒有神經(jīng)學差異 |
| [ 27 ] | 法國 | 自體 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 1 或 3 × 10 8 | 靜脈 | 1-2米 | 16(15) | NIHSS、MRS、BI | 總體沒有變化，但運動功能評估顯示有所改善 |
| [ 36 ] | 中國 | 同種異體 | UCBC & NPC | 1.2×10 8（UC） | 靜脈 | 2 & 3 M | 2 | NIHSS、BI、mRS | 顯示出一定程度的神經(jīng)功能恢復 |
| [ 2 ] | 巴西 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 1–5 × 10 8 | 動脈 | 2-3M | 6 | SPECT | 2小時后大腦中發(fā)現(xiàn)細胞，但24小時后未發(fā)現(xiàn)細胞 |
| [ 3 ] | 巴西 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 1–5 × 10 8 | 動脈 | 2-3M | 6 | 美國國立衛(wèi)生研究院、SPECT | 安全，但6名患者中有4名注射后24 小時看不到細胞 |
| [ 15 ] | 巴西 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 1-5×10 8 | 動脈 | 1-3M | 7 | 美國國立衛(wèi)生研究院 | 腦細胞稀缺 (1%)，與IV (13%) 相比， IA (41%) 在肝臟中顯示出較高的細胞分布 |
| [ 11 ] | 埃及 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 1×10 6 | 動脈 | 2-4瓦 | 21(18) | NIHSS、mRS、BI、 | 與對照組相比，IA 治療并未改善神經(jīng)功能恢復 |
| [ 8 ] | 印度 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 5×10 8 | 動脈 | 1-2瓦 | 10 (10) | BI、NIHSS、mRS | 治療組恢復良好 （P=0.06） |
| [ 17 ] | 美國 | 自體 | BMMNC (ALD) | 3×10 6 | 動脈 | 2-3瓦 | 29 (17) | mRS、NIHSS、BI | 與對照相比無統(tǒng)計學差異 |
| [ 34 ] | 中國 | 同種異體 | UCBC & NPC | 2×10 7 | 動脈 | 11–22 日 | 3 | 太太 | 三分之二的 患者神經(jīng)功能恢復 |
| [ 42 ] | 俄羅斯 | 同種異體 | 胎兒神經(jīng)元細胞 | 2×10 8 | 鞘內(nèi)或腦室內(nèi) (IT) | 4M | 1 | 卡諾夫斯基評分 | 細胞處理顯示 得分提高了33% |
| [ 36 ] | 中國 | 同種異體 | UCBC & NPC | 3×10 7（UC：IV）、1.5×10 7（UC：IT）、1.8×10 7（NPC：IT） | 靜脈及鞘內(nèi)或腦室內(nèi) | 2瓦 | 1 | NIHSS、BI、mRS | 顯示出一定程度的神經(jīng)功能恢復 |
| 慢性的 | |||||||||
| 印度 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 6–7 × 10 7 | 靜脈 | 5-14米 | 20(20) | FM、mBI、阿什沃思 | 與對照相比無差異 | |
| [ 21 ] | 印度 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 5×10 7 | 靜脈 | 6-15米 | 11（9） | 調(diào)頻、移動BI | mBI顯著改善，但 FM沒有顯著改善 |
| [ 4 , 5 ] | 印度 | 自體 | 骨髓間充質(zhì)干細胞 | 5–6 × 10 7 | 靜脈 | 8-12米 | 6（6） | BI、FM、阿什沃思 | 與對照相比長達4年沒有顯著差異 |
| [ 29 ] | 美國 | 同種異體 | BMSC（缺氧處理） | 1×10 8 | 靜脈 | 7 M-25 Y | 36 | 美國國立衛(wèi)生研究院、BI | 與基線相比觀察到顯著恢復 |
| [ 7 ] | 印度 | 自體 | 骨髓間充質(zhì)干細胞/骨髓基質(zhì)細胞 | 5-6×10 7 | 靜脈 | 3M-2Y | 20(20) | 調(diào)頻、移動BI | mBI顯著改善 |
| [ 18 ] | 印度 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 6×10 7 | 鞘內(nèi)或腦室內(nèi) (IT) | 4 M-12 Y | 14 | FIM | 顯示康復，但這項研究包括出血性中風 |
| [ 37 ] | 中國 | 自體 | CD34+（外設） | 1–3 × 10 7 | 鞘內(nèi)或腦室內(nèi) (IT) | 1–7 是 | 8 | 美國國立衛(wèi)生研究院、BI | 患者表現(xiàn)出康復，但這可能是由于自然病程所致 |
| [ 42 ] | 俄羅斯 | 同種異體 | 胎兒神經(jīng)元細胞 | 2×10 8 | 鞘內(nèi)或腦室內(nèi) (IT) | 8M-1.5Y | 6 (6) | 卡諾夫斯基評分 | 細胞治療組表現(xiàn)出更好的恢復 |
| [ 23 ] | 美國 | 自體 | ADSC（無培養(yǎng)） | ND | 鞘內(nèi)或腦室內(nèi) (IT) | 1 是 | 1 | ND | 穩(wěn)定的 |
| [ 19 ] | 古巴 | 自體 | 骨髓基質(zhì)細胞核細胞 | 1–5 × 10 7 | 腦內(nèi) (IC) 途徑 | 3–5 歲 | 3 | BI、NIHSS、SSS | 與術前相比 發(fā)現(xiàn)恢復情況 |
| [ 33 ] | 臺灣 | 自體 | CD34+（外設） | 3–8 × 10 6 | 腦內(nèi) (IC) 途徑 | 6 M-5 Y | 15(15) | NIHSS、ESS、MRS | 統(tǒng)計上顯著的恢復 |
| [ 30 , 31 ] | 美國 | 同種異體 | BMSC（基因修飾） | 2.5、5、10×10 6 | 腦內(nèi) (IC) 途徑 | 7-36米 | 18 | ESS、NIHSS、FM | 觀察神經(jīng)功能恢復（ESS、NIHSS、FM測試） 長達2年 |
| [ 41 ] | 美國 | 同種異體 | 胎兒神經(jīng)元細胞 | 2 × 10 6 ( n = 8) 或 6 × 10 6 ( n = 4) | 腦內(nèi) (IC) 途徑 | 7 M-5 Y | 12 | BI、ESS、NIHSS | 6 x 10 6 的恢復效果優(yōu)于 2 x 10 6 |
| [ 39 ] | 英國 | 同種異體 | 胎兒神經(jīng)元細胞 | 2、5、10、20×10 6 | 腦內(nèi) (IC) 途徑 | 1–4 歲 | 11 | NIHSS、BI、阿什沃斯 | 觀察到神經(jīng)功能恢復（NIHSS 中位數(shù)為 2） |
| [ 43 ] | 英國 | 同種異體 | 胎兒神經(jīng)元細胞 | 2×10 7 | 腦內(nèi) (IC) 途徑 | 2M-1年 | 23 | 一只老鼠 | 上肢功能從基線恢復 |
| [ 40 ] | 美國 | 同種異體 | 胎兒神經(jīng)元細胞 | 5、10×10 6 | 腦內(nèi) (IC) 途徑 | 1–6 歲 | 18（4） | ESS、NIHSS、FM、ARAT | 神經(jīng)功能恢復 （主要終點）沒有差異，但在一些測試中顯示部分恢復 |
| [ 38 ] | 中國 | 同種異體 | OEC | 1×10 6 | 腦內(nèi) (IC) 途徑 | 3Y | 1 | 雙 | 言語和步態(tài)恢復 |
| [ 38 ] | 中國 | 同種異體 | OEC & NPC | 1×10 6和 2×10 6 | 腦內(nèi) (IC) 途徑 | 5年 | 1 | 雙 | 運動功能恢復 |
| [ 44 ] | 美國 | 異種的 | Fetal Porcine cell | 2×10 7 | 腦內(nèi) (IC) 途徑 | 1.5–10 歲 | 5 | BI、RS、NIHSS | 略有恢復，但2名患者出現(xiàn) 不良事件（癲癇發(fā)作和運動缺陷） |
| [ 38 ] | 中國 | 同種異體 | OEC & NPC | 1×10 6和 2×10 6 | 腦內(nèi) (IC) 途徑與腦室內(nèi) (IT)(NPC) | 1–20 歲 | 4 | 雙 | 步態(tài)恢復 |
| [ 36 ] | 中國 | 同種異體 | UCBC& NPC | 3×10 7（UC：IV）、1.5×10 7（UC：IT）、1.8×10 7（NPC：IT） | 靜脈及鞘內(nèi)或腦室內(nèi) (IT) | 10月和2年 | 2 | NIHSS、BI、mRS | 顯示出一定程度的神經(jīng)功能 恢復 |
自體BMMNCs占細胞的最大部分，其次是自體骨髓干/基質(zhì)細胞。還使用少量其他來源的細胞，例如UCBC和脂肪來源的干細胞，或神經(jīng)元祖細胞。細胞劑量差異很大，介于1×106至1×109之間，而移植途徑包括靜脈內(nèi) (IV)、動脈內(nèi) (IA)、鞘內(nèi)或腦室內(nèi) (IT) 和腦內(nèi) (IC) 途徑。血管內(nèi)途徑（IV和IA）似乎提供比IC移植更高的細胞數(shù)量（高達109個細胞）(圖2）。這是因為IC移植限制了可移植的細胞數(shù)量，以避免對大腦產(chǎn)生質(zhì)量效應，而血管內(nèi)移植則不會。IV移植似乎在急性至亞急性期更可取，而IC或IT移植大多在慢性期進行。
請注意，急性期首選靜脈移植，而慢性期首選腦內(nèi)移植。
未來方向
雖然臨床試驗的結果很有希望，但還有其他因素，如監(jiān)管部門的批準和廣泛使用干細胞治療缺血性中風的總體成本需要考慮。關鍵是要在生產(chǎn)的電池質(zhì)量和所涉及的成本之間取得平衡，這兩個顯然相互矛盾的參數(shù)。
生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)細胞（GMP級）
大多數(shù)臨床試驗，尤其是那些使用自體細胞的臨床試驗，完全在一家醫(yī)院內(nèi)進行，細胞制備也在現(xiàn)場完成。一些臨床試驗提到了GMP級細胞生產(chǎn)，而其他的則沒有。
GMP是確保質(zhì)量控制藥品生產(chǎn)以將風險降至最低的系統(tǒng)。它涵蓋了生產(chǎn)的各個方面，例如材料的處理和檢查，根據(jù)標準操作程序（SOP）生產(chǎn)藥品，藥品的適當包裝和交付管理。遵循 GMP既費時又費錢，但是，除非遵循GMP，否則這些細胞在許多國家都不符合藥物使用條件。問題在于每個國家都有自己的GMP要求。制藥公司需要滿足藥品生產(chǎn)所在國的要求。許多監(jiān)管機構正在共同努力制定一套通用的藥物審批規(guī)則，該政策有助于未來更快地實現(xiàn)藥物開發(fā)和審批。
以低成本生產(chǎn)細胞
許多臨床試驗是作為面向研究人員的試驗執(zhí)行的，政府或公共資金用于細胞生產(chǎn)。細胞制備可能非常昂貴，并且要將干細胞標準化作為標準治療方法，需要將成本降至最低。當前的細胞擴增程序需要經(jīng)驗豐富的技術人員的專業(yè)知識。異基因干細胞適用于使用自動化細胞生產(chǎn)機器進行批量生產(chǎn)；然而，當涉及到自體干細胞時，需要創(chuàng)新技術，這種技術是按訂單生產(chǎn)的，難以適應自動化生產(chǎn)。
細胞物流是另一個關鍵問題。干細胞與普通的低分子藥物化合物的不同之處在于，干細胞的功效取決于活力，這意味著必須充分保存細胞。干細胞的冷凍和運輸在臨床試驗中經(jīng)常采用，但冷凍保存的試劑中含有可能有毒的試劑DMSO，并且在極低溫（使用液氮）下運輸成本高。因此，以可承受的成本生產(chǎn)和轉移干細胞需要進一步優(yōu)化。
結論
干細胞療法有望改善那些已達到急性期的缺血性中風患者的后遺癥，目前尚無經(jīng)過證實的治療方法。臨床試驗的結果是有希望的，因為大多數(shù)用于干細胞移植的方法似乎是安全的。似乎在急性期首選靜脈內(nèi)或動脈內(nèi)移植，其目的是改善全身和局部炎癥，不需要細胞移植?；蛘?，在慢性期優(yōu)選腦內(nèi)移植，其中細胞移植被認為是細胞治療的目標。
隨著再生醫(yī)學技術的發(fā)展，干細胞在腦卒中的恢復治療中取得了重大的進展。國內(nèi)外研究證實干細胞治療腦卒中，能明顯改善患者的神經(jīng)功能，提高生活自理能力，改善患者的生活質(zhì)量。相信未來腦卒中問題能被解決！
參考資料：Kawabori, M.; Shichinohe, H.; Kuroda, S.; Houkin, K. Clinical Trials of Stem Cell Therapy for Cerebral Ischemic Stroke. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 7380. https://doi.org/10.3390/ijms21197380
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