針對干細(xì)胞療法治療中風(fēng)的臨床試驗始于本世紀(jì)初,近年來,由于基礎(chǔ)研究的有希望的數(shù)據(jù),為開展更具創(chuàng)新性和多樣化的人體研究鋪平了道路。努力的重點(diǎn)是尋找一種安全有效的治療方法,以刺激大腦中的神經(jīng)再生并減少患者中風(fēng)的后遺癥。
近年來,西班牙馬德里圣卡洛斯醫(yī)院神經(jīng)外科在《Frontiers in Cell and Developmental Biology》細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)前沿雜志發(fā)布了一篇名為《我們準(zhǔn)備好細(xì)胞治療中風(fēng)了嗎》的文獻(xiàn)綜述。該綜述旨在評估迄今為止發(fā)表的使用細(xì)胞療法治療中風(fēng)的臨床試驗。
中風(fēng)(Stroke)又稱腦卒中,是腦血管出現(xiàn)問題,令腦細(xì)胞失去血液、氧氣和養(yǎng)分供應(yīng),最終令腦細(xì)胞受損或死亡,繼而影響到該部分腦細(xì)胞所控制的功能,例如活動及語言機(jī)能,妨礙病患者自我照顧能力。
治療腦卒中,目前醫(yī)學(xué)上還沒有出現(xiàn)行之有效的療法,傳統(tǒng)上都是物理康復(fù),服用維腦路通或曲可蘆丁等抗血栓藥物治療,同時通過飲食的干預(yù)配合治療,但是這些只能緩解、減輕部分癥狀,并不是十分有效的治療后遺癥的方法。干細(xì)胞移植術(shù)的發(fā)展為其提供了新的治療途徑。這是增強(qiáng)和補(bǔ)充中風(fēng)內(nèi)源性恢復(fù)機(jī)制以及修復(fù)受損組織和恢復(fù)神經(jīng)功能的關(guān)鍵策略。
迄今為止,大多數(shù)干細(xì)胞移植治療腦中風(fēng)都被用作“概念證明”,或者他們報告了I期或IIa期試驗。這些是主要設(shè)計用于評估治療安全性的小型研究(見表 1)。
盡管大多數(shù)臨床試驗沒有遵循理想的設(shè)計參數(shù)(多中心、隨機(jī)、三盲和對照),但它們提供了有用的安全性數(shù)據(jù),并且使研究人員能夠識別出原本無法預(yù)料的局限性。
因此,這篇綜述將為使用干細(xì)胞療法治療中風(fēng)的方法進(jìn)行的臨床試驗提供重要的見解,并強(qiáng)調(diào)它們的局限性和益處。由于給藥途徑是給藥治療的關(guān)鍵參數(shù),因此審查圍繞該參數(shù)進(jìn)行。
干細(xì)胞移植治療中風(fēng)的給藥途徑都有哪些
在考慮臨床試驗的設(shè)計時,要定義的主要問題之一是給藥途徑。這通常與治療所針對的中風(fēng)的病理階段以及其他方面有關(guān),例如治療的安全性水平、細(xì)胞類型或劑量。
腸胃外給藥途徑包括不同的方式:動脈內(nèi) (IA)、靜脈內(nèi) (IV)、腹膜內(nèi) (IP) 或鼻內(nèi) (IN)。與局部或腦內(nèi) (IC) 給藥途徑相比,這些途徑具有侵入性更小、更安全、更舒適的優(yōu)勢。另一個需要考慮的相關(guān)問題是這些創(chuàng)新療法可能產(chǎn)生的不良反應(yīng) (AE)。
其中,我們必須區(qū)分來自以下方面的影響:(i)治療,(ii)程序,或(iii)給藥途徑。出于這個原因,我們將根據(jù)給藥途徑構(gòu)建不同的已發(fā)表臨床試驗。
1、靜脈注射 (IV)
IV給藥途徑是缺血性中風(fēng)細(xì)胞療法臨床研究中最常用的給藥途徑。該途徑涉及通過中央或外周靜脈導(dǎo)管進(jìn)行輸注,類似于輸血,并且其易于給藥使其可以在中風(fēng)后的早期階段進(jìn)行治療時使用。大多數(shù)使用IV給藥的臨床試驗不是以單劑量注射細(xì)胞,而是以涉及2至5次注射的方案注射細(xì)胞。這種途徑的微創(chuàng)性允許重復(fù)給藥,對患者的風(fēng)險很小。然而,由于輸注細(xì)胞的積累,可能會出現(xiàn)并發(fā)癥,例如肺栓塞或血栓。迄今為止,已經(jīng)發(fā)表了14項使用IV給藥的研究。
2011年,在一項對照臨床試驗運(yùn)用了有史以來最高劑量的細(xì)胞之一:1000萬個細(xì)胞/kg重量的CD34+細(xì)胞。由于患者在急性期接受治療,因此從BM抽吸物中提取細(xì)胞并在持續(xù)2小時的過程中通過細(xì)胞術(shù)分離。該研究招募了被診斷為急性或亞急性中風(fēng)的患者(中風(fēng)后0到60小時),6個月后,在沒有AE的情況下(通過血液、肝臟和腎臟評估),實驗患者有改善的趨勢參數(shù)。
2012年,在一項初步研究中,12名慢性中風(fēng)患者接受了擴(kuò)大的BM-MSCs的靜脈注射,隨訪時間為24個月。目的是確定最終未報告的可能的長期AE,結(jié)果顯示實驗組相對于對照組有改善的趨勢。
2016年,Bashin的小組發(fā)表了第四項臨床試驗,使用在實驗組(n=10)和對照組(n=10)中測試的BM-MNCs。除了通常的神經(jīng)學(xué)量表之外,該方案首次包括評估旁分泌信號作為治療效果的近似值。
結(jié)論:?慢性缺血性腦卒中患者自體單核干細(xì)胞輸注安全、可耐受。微環(huán)境中釋放的生長因子(VEGF和BDNF)可能是由于干細(xì)胞生態(tài)位和神經(jīng)康復(fù)機(jī)制的旁分泌假設(shè)。
2017年,一項自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療慢性卒中的I/II期隨機(jī)對照試驗發(fā)布。
目的:檢查間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)治療腦出血伴神經(jīng)功能障礙一年的安全性和有效性。
方法:從29mL (17-42mL) 自體骨髓中體外擴(kuò)增MSC?;颊弑浑S機(jī)分配在相隔4周內(nèi)接受兩次自體MSC或安慰劑靜脈注射。在治療前和治療完成后的第12周、第16周、第24周、第36周和第60周監(jiān)測神經(jīng)功能和臨床結(jié)果。
結(jié)果:平均每次輸注4.57×107 (范圍:1.43×107-8.40×107) MSC占每公斤體重8.54×105 (2.65× 105-1.45×106) 在兩個臨床試驗。
在間充質(zhì)干細(xì)胞治療后監(jiān)測一年后,患者在給藥時既沒有不良事件,也沒有新發(fā)腫瘤發(fā)展的跡象。與接受安慰劑的患者相比,接受間充質(zhì)干細(xì)胞治療的患者在改良Barthel指數(shù)、功能獨(dú)立性測量和擴(kuò)展的格拉斯哥結(jié)果量表方面的神經(jīng)恢復(fù)和臨床改善是明顯的。
結(jié)論:?自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞靜脈給藥是安全的,具有改善慢性腦卒中重度殘疾患者神經(jīng)功能的潛力。
2019年,利維等人發(fā)表了靜脈注射異基因間充質(zhì)干細(xì)胞治療慢性中風(fēng)的安全性和初步療效的I/II期研究。
結(jié)果:在15起嚴(yán)重不良事件中,沒有一個可能或可能與研究治療有關(guān)。兩個輕度不良事件可能與研究治療、尿路感染和靜脈注射部位刺激有關(guān)。
在12個月的隨訪中,所有行為終點(diǎn)都顯示出顯著的進(jìn)步。例如,Barthel指數(shù)得分增加了6.8±11。P=0.002) 和輸注后12個月時增加10.8±15.5個點(diǎn) ( P<0.001);實現(xiàn)出色功能結(jié)果(Barthel評分≥95)的患者比例從基線時的11.4%增加到6個月時的27.3%和12個月時的35.5%。
結(jié)論:慢性卒中和嚴(yán)重功能缺陷患者靜脈輸注同種異體耐缺血間充質(zhì)干細(xì)胞是安全的,并提示行為改善。這些數(shù)據(jù)支持在該人群中對該療法進(jìn)行隨機(jī)、安慰劑對照研究。
臨床試驗注冊-URL:https://www.clinicaltrials.gov。唯一標(biāo)識符:NCT01297413。
2、動脈內(nèi) (IA)
IA給藥途徑包括通過股動脈或橈動脈穿刺置入同側(cè)大腦中動脈插管。該程序通常由介入放射科醫(yī)生執(zhí)行,并且需要在整個過程中進(jìn)行局部麻醉和患者監(jiān)測。文獻(xiàn)中有五項臨床試驗使用了這種給藥途徑,其中三項側(cè)重于亞急性中風(fēng)(中風(fēng)后3至9天),兩項處于更晚期階段,即11至17天和90天后中風(fēng)。五項研究中有四項在提取后數(shù)小時內(nèi)注入了自體BM-MNC,一項研究使用了一組選定的 BM-SC。一般來說,這種策略的好處有限,因為它比IV更具侵入性,并且不如IC給藥精確。
2011年,使用這種方法的第一個試點(diǎn)試驗發(fā)表于2011年,它是一項沒有對照組或盲設(shè)計的近似研究。中風(fēng)后90天注入的劑量范圍為1至5×108個細(xì)胞,但該研究的主要限制是樣本量,僅涉及6名患者。然而,評估的變量包括血液分析和標(biāo)記的細(xì)胞閃爍掃描,這在確定治療的有效性時可能是有意義的。
2012年,發(fā)表了動脈內(nèi)骨髓單個核細(xì)胞治療缺血性卒中:一項臨床試驗。
背景和目的:骨髓單個核細(xì)胞 (BM-MNC) 動脈內(nèi)移植可改善缺血性卒中實驗?zāi)P偷幕謴?fù)。我們旨在評估自體 BM-MNC移植在卒中患者中的安全性、可行性和生物學(xué)效應(yīng)。
方法:在大腦中動脈卒中患者中進(jìn)行了一項單盲(結(jié)果評估者)對照的I/II期試驗。自體BM-MNC在中風(fēng)后5至9天之間進(jìn)行動脈內(nèi)注射。進(jìn)行了長達(dá)6個月的隨訪,并收集了血液樣本作為生物標(biāo)志物。主要結(jié)果是該程序的安全性和可行性。次要結(jié)果是神經(jīng)功能的改善。
結(jié)果:連續(xù)納入10例(BM-MNC治療)和10例對照受試者(BM-MNC未治療)。術(shù)前美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表平均為15.6。平均注射的BM-MNC為 1.59×10(8)。隨訪期間無死亡、卒中復(fù)發(fā)或腫瘤形成,但2例在3個月時出現(xiàn)孤立性部分性癲癇發(fā)作。移植后,與對照組相比,發(fā)現(xiàn)血漿β神經(jīng)生長因子(β-神經(jīng)生長因子)水平較高(P=0.02)。180天時神經(jīng)功能有著顯著差異。發(fā)現(xiàn)注射的CD34+細(xì)胞數(shù)量與Barthel指數(shù)呈正相關(guān)(r=0.56,P=0.09)。
結(jié)論:動脈內(nèi)BM-MNC移植治療亞急性缺血性卒中是可行的,似乎是安全的。需要更大規(guī)模的隨機(jī)試驗來確認(rèn)BM-MNC移植的安全性并闡明其療效。
臨床試驗注冊網(wǎng)址:www.clinicaltrials.gov。唯一標(biāo)識符:NCT00761982。
3、腦內(nèi) (IC)
大多數(shù)使用IC治療的研究都采用開放標(biāo)簽或單盲設(shè)計,因為不可能進(jìn)行安慰劑腦干預(yù)來滿足雙盲標(biāo)準(zhǔn)。此外,已發(fā)表的7項研究中只有一項包括對照組,這使得很難確定IC細(xì)胞療法的效果是否是由于治療引起的。
2014年,腦卒中患者自體外周血干細(xì)胞的腦內(nèi)植入:一項隨機(jī)II期研究。
招募了30名患者,在30名患者[PBSC組 (n=15) 和對照組 (n=15)]中進(jìn)行了一項隨機(jī)、單盲對照研究,這些患者在6個月至5個月的T2加權(quán)MRI上證實了大腦中動脈梗死。中風(fēng)后數(shù)年。
根據(jù)美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表(NIHSS;范圍:9-20),只有穩(wěn)定至少3個月的中度嚴(yán)重神經(jīng)功能障礙的受試者才被納入研究。PBSC組連續(xù)5天接受皮下G-CSF注射(15μg/kg/天),然后立體定向植入3-8×10(6) CD34(+) 免疫分選的PBSC。
所有30名患者均完成了12個月的隨訪。在研究期間沒有發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的不良事件。從基線到12個月隨訪期結(jié)束時,PBSC組的卒中量表(NIHSS、ESS和EMS)和功能結(jié)果(mRS)的改善顯著高于對照組。在每個PBSC治療的受試者中,基于擴(kuò)散張量圖像 (DTI) 纖維束成像的纖維數(shù)量不對稱 (FNA) 評分均有所降低,但在對照組中則沒有。FNA分?jǐn)?shù)的降低與NIHSS的改善密切相關(guān)。
這項II期研究表明,植入自體CD34(+) PBSC是安全、可行和有效的,可改善功能結(jié)果。
2016年,一項神經(jīng)干細(xì)胞移植慢性缺血性中風(fēng) (PISCES) 患者的:一項1期首次人體研究。
背景:CTX0E03是一種永生化的人類神經(jīng)干細(xì)胞系,從中開發(fā)了一種用于同種異體治療的藥物產(chǎn)品 (CTX-DP)。在大腦中動脈閉塞中風(fēng)后4周植入CTX-DP的大鼠感覺運(yùn)動功能的劑量依賴性改善促使研究這種治療在中風(fēng)患者中的安全性和耐受性。
方法:我們進(jìn)行了一項開放標(biāo)簽、單點(diǎn)、劑量遞增研究。60歲或以上患有穩(wěn)定殘疾的男性(美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表[NIHSS]評分≥6,改良Rankin量表評分2-4)在缺血性卒中后6-60個月植入單劑量200萬、500萬、通過立體定向同側(cè)殼核注射1000萬或2000萬個細(xì)胞。臨床和腦成像數(shù)據(jù)收集超過2年。
主要評估指標(biāo)是安全性(不良事件和神經(jīng)系統(tǒng)變化)。
該試驗已在ClinicalTrials.gov注冊,編號為NCT01151124。
發(fā)現(xiàn):2010年9月至2013年1月期間招募了13名男性,其中11人(平均年齡69歲,范圍60-82歲)接受了CTX-DP。植入前的中位NIHSS評分為7 (IQR6-8),中風(fēng)的平均時間為29 (SD14) 個月。三名男性僅有皮層下梗死,七名患有右腦梗死。沒有觀察到免疫學(xué)或細(xì)胞相關(guān)的不良事件。其他不良事件與手術(shù)或合并癥有關(guān)。5名患者在T2加權(quán)流體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)MRI上觀察到注射道周圍的高信號。2年時,NIHSS評分的改善范圍為0至5(中位數(shù)2)分。
結(jié)論:單次腦內(nèi)劑量的CTX-DP多達(dá)2000萬個細(xì)胞沒有引起不良事件,并且與改善的神經(jīng)功能有關(guān)。我們的觀察結(jié)果支持在中風(fēng)患者中進(jìn)一步研究CTX-DP。
2019年,開展一項為神經(jīng)干細(xì)胞腦內(nèi)移植治療缺血性中風(fēng)癱瘓的臨床試驗。
用NSI-566細(xì)胞治療患者,這是一種來自Seneca Biopharma的細(xì)胞產(chǎn)品,之前曾用于治療肌萎縮側(cè)索硬化癥和脊髓損傷。這是一個穩(wěn)定的、主要的貼壁神經(jīng)SC系,來源于單個人類胎兒脊髓,并且它們已經(jīng)在沒有基因修飾的情況下進(jìn)行了表觀遺傳擴(kuò)展。
該試驗的目的是評估這些細(xì)胞在治療慢性運(yùn)動性中風(fēng)引起的偏癱中的活力和安全性。該設(shè)計由三個患者組組成,每組接受1.2、2.4或7.2 ×107的注射細(xì)胞,連同他克莫司的免疫抑制劑治療28天。所有受試者均在手術(shù)前5至24個月內(nèi)開始出現(xiàn)經(jīng)磁共振成像 (MRI) 驗證的持續(xù)慢性運(yùn)動中風(fēng),改良Rankin評分[MRS]為 2、3 或 4,F(xiàn)ugl-Meyer運(yùn)動評分為55或更低。
在12個月的訪問中,9名參與者的平均Fugl-Meyer運(yùn)動評分(FMMS,總分100)顯示出16個改善點(diǎn),平均MRS顯示出0.8個改善點(diǎn),美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表平均改善了3.1個點(diǎn)。對于隨訪24個月的6名參與者,這些平均變化保持穩(wěn)定。該治療在所有劑量下均具有良好的耐受性。縱向MRI研究顯示,有證據(jù)表明所有9名患者都通過新的神經(jīng)組織形成來填充空腔。盡管這是一項小型的單臂可行性研究,但結(jié)果令人鼓舞,值得進(jìn)一步研究。
一大多數(shù)研究報告的 AE 或并發(fā)癥比IV或IA給藥更多,因為干預(yù)本身具有更高的風(fēng)險。不幸的是,使用IC給藥途徑的臨床試驗結(jié)果并不支持相對于其他兩種途徑的更大功效,盡管治療直接遞送至目標(biāo)區(qū)域。
討論:在這篇綜述中,我們分析了大約20項關(guān)于使用干細(xì)胞治療中風(fēng)患者的研究和臨床試驗的設(shè)計和結(jié)果。許多研究是在第一階段或第二階段進(jìn)行的,它們?yōu)橥七M(jìn)這些治療的研究提供了必要且令人信服的信息。
這篇綜述強(qiáng)調(diào)了迄今為止發(fā)表的臨床試驗中使用的各種研究設(shè)計、規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)。因此,很難確定每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。未來的研究應(yīng)該旨在克服這種情況,并考慮應(yīng)用一組通用參數(shù),例如下面考慮的那些。
目前干細(xì)胞移植治療中風(fēng)主要問題
治療特點(diǎn)
劑量:細(xì)胞療法的最佳劑量和給藥時間尚未確定。這可能取決于不同的因素,例如運(yùn)用的細(xì)胞類型、運(yùn)用途徑、患者的特征和病理階段。
細(xì)胞來源:對于治療中風(fēng)的最合適的細(xì)胞表型,尚無共識。
細(xì)胞存活:不同的因素可能會影響細(xì)胞存活,這已經(jīng)出現(xiàn)在不同的研究中。由于受影響區(qū)域的血流受限、缺氧、營養(yǎng)因子、氧化應(yīng)激或炎癥,我們應(yīng)用治療的中風(fēng)階段可能會限制細(xì)胞存活。
就給藥途徑和使用的最佳細(xì)胞類型得出一個明確的結(jié)論可能是難以解決的問題之一,有許多不同方向的爭論。
安全注意事項:目前,幾乎所有已發(fā)表的臨床試驗都證明了安全性。僅記錄了與該程序相關(guān)的零星不良反應(yīng),而不是由于治療引起的。
跟進(jìn)時間:盡管不同研究中采用的隨訪時間存在異質(zhì)性,但盡管有相關(guān)成本,但建議至少隨訪一年似乎是合理的,因為大多數(shù)數(shù)據(jù)丟失發(fā)生在3-6個月的隨訪期內(nèi)。
結(jié)論
根據(jù)在臨床試驗中獲得的數(shù)據(jù),細(xì)胞療法作為中風(fēng)的治療似乎是安全的。所研究患者的后遺癥有臨床改善的趨勢,但沒有達(dá)到一致的統(tǒng)計學(xué)意義。未來的臨床試驗應(yīng)旨在納入統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
目前,關(guān)于干細(xì)胞治療腦中風(fēng)的臨床研究正在全球范圍內(nèi)開展,也有許多已經(jīng)開展了更為深入的臨床試驗,隨著我國近年來細(xì)胞政策的逐漸開放,政府的支持與鼓勵,以及細(xì)胞政策的不斷完善,都將推動這一進(jìn)程快速向前,讓干細(xì)胞能夠惠及更多腦中風(fēng)患者,為他們解除病痛煩惱。
參考資料:Rascón-Ramírez FJ, Esteban-García N, Barcia JA, Trondin A, Nombela C and Sánchez-Sánchez-Rojas L (2021) Are We Ready for Cell Therapy to Treat Stroke? Front. Cell Dev. Biol. 9:621645. doi: 10.3389/fcell.2021.621645.
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