盡管神經(jīng)外科和藥物方面最近取得了進(jìn)展，但當(dāng)代治療對(duì)于恢復(fù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）損傷和疾病患者失去的神經(jīng)功能無(wú)效。因此，迫切需要新穎且有效的治療方法。

最近的研究表明，在臨床前和臨床試驗(yàn)中，干細(xì)胞，包括胚胎干細(xì)胞（ESC）、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）和間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）可以修復(fù)/替換受損或退化的神經(jīng)元，并改善功能恢復(fù)。然而，干細(xì)胞治療在效力、穩(wěn)定性、致癌性、免疫反應(yīng)、細(xì)胞來(lái)源和倫理方面還有許多懸而未決的問(wèn)題和未解決的問(wèn)題。

目前，源自羊膜的人羊膜上皮細(xì)胞（hAEC）與其他干細(xì)胞相比表現(xiàn)出相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，引起了研究人員的廣泛關(guān)注。 hAEC很容易獲得，不存在倫理問(wèn)題，并且?guī)缀鯖](méi)有致瘤性和免疫原性的風(fēng)險(xiǎn)。越來(lái)越多的證據(jù)表明，hAEC可以促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞存活和再生，修復(fù)受影響的神經(jīng)元，并重建受損的神經(jīng)連接。人羊膜上皮細(xì)胞可能是神經(jīng)系統(tǒng)疾病細(xì)胞治療最有希望的候選者。

人羊膜上皮細(xì)胞對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和疾病的治療潛力

在這篇綜述中，我們主要關(guān)注人羊膜上皮細(xì)胞在治療各種中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和神經(jīng)退行性疾病方面的最新進(jìn)展和潛在應(yīng)用。我們還討論了人羊膜上皮細(xì)胞療法當(dāng)前的障礙和挑戰(zhàn)。

一、簡(jiǎn)介

中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）損傷和紊亂嚴(yán)重影響人類健康和生活質(zhì)量。迄今為止，神經(jīng)外科和藥物制劑可以緩解癥狀，但沒(méi)有有效的療法可以修復(fù)/替換受損或退化的神經(jīng)元并恢復(fù)神經(jīng)功能。確定新穎有效的治療方式至關(guān)重要。

目前，干細(xì)胞療法作為治療各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的一種有前景的治療選擇而備受關(guān)注。各種干細(xì)胞，包括胚胎干細(xì)胞（ESC）、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）、神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）和間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC），已在臨床前研究其在治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的治療潛力。和臨床試驗(yàn)。此外，研究表明干細(xì)胞可以促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)，使受損的神經(jīng)回路重新連接。

先前的研究表明，不同類型的干細(xì)胞決定并繼承獨(dú)特的譜系特異性特征，導(dǎo)致不同程度的細(xì)胞功能（增殖、分化、免疫原性和致瘤性），但它們也可能激發(fā)臨床和研究的興趣。如果在從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到臨床之前沒(méi)有解決并妥善解決問(wèn)題，就會(huì)產(chǎn)生道德上的不安。

在這些干細(xì)胞中，源自臍帶血、骨髓和脂肪組織的間充質(zhì)干細(xì)胞已在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床試驗(yàn)中進(jìn)行了研究，并被證明具有神經(jīng)保護(hù)作用。然而，細(xì)胞資源、侵入性提取程序和細(xì)胞數(shù)量使得這種類型的干細(xì)胞不太適合作為細(xì)胞治療的實(shí)際來(lái)源。人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（UCMSCs）自2011年起開始用于臨床試驗(yàn)，用于治療一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

目前，http://ClincalTrials.gov上已列出了24項(xiàng)UCMSCs的注冊(cè)研究，部分試驗(yàn)已經(jīng)完成。然而，只有一項(xiàng)臨床試驗(yàn)報(bào)告UCMSCs是安全的，并且可能延遲遺傳性脊髓小腦性共濟(jì)失調(diào)的進(jìn)展。因此，臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的安全性和有效性需要臨床試驗(yàn)的進(jìn)一步評(píng)估。

最近，臨床前研究表明，源自人羊膜的人羊膜上皮細(xì)胞（hAEC）可能是治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和疾病的更好的替代細(xì)胞來(lái)源，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀撰@得，無(wú)致瘤性和低免疫原性潛力，倫理爭(zhēng)議較少，并且可以有效治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和疾病。

在這篇綜述中，我們主要關(guān)注hAEC，并總結(jié)了基于hAEC的治療在神經(jīng)損傷和神經(jīng)退行性疾病臨床前研究中的進(jìn)展，包括hAEC治療后的可能機(jī)制（如表1所示）。

人羊膜上皮細(xì)胞的特征

hAEC源自羊膜上皮層，羊膜是包圍胎兒和羊水的膜囊，可保護(hù)發(fā)育中的胚胎免受周圍環(huán)境的各種刺激。羊膜是一種半透明的生物膜，缺乏神經(jīng)、肌肉和淋巴管，由五個(gè)不同的層組成（圖1）。上皮層下方有致密的基質(zhì)層和成纖維細(xì)胞層，羊膜間充質(zhì)干細(xì)胞（AMSC）源自該層。 AMSCs在缺血?jiǎng)游锬Ｐ椭邪l(fā)揮神經(jīng)保護(hù)功能；然而，AMSCs尚未在其他神經(jīng)疾病模型中得到廣泛研究。在這篇綜述中，我們主要關(guān)注hAECs在神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療中的潛在療法。

值得注意的是，hAEC比其他干細(xì)胞具有顯著的優(yōu)勢(shì)。hAEC源自足月胎盤，出生后即被丟棄。因此，它們很容易獲得，不需要侵入性的收獲程序，并且不存在任何相關(guān)的道德問(wèn)題。此外，hAEC低表達(dá)HLA-A、B、C和HLA-DR，這些抗原是受體排斥反應(yīng)的關(guān)鍵抗原，并且表達(dá)非多態(tài)性、非經(jīng)典抗原HLA-G，可以直接抑制免疫反應(yīng)，這表明hAEC的免疫原性較弱。最近的一項(xiàng)研究還表明，靜脈注射hAEC不會(huì)導(dǎo)致溶血、過(guò)敏反應(yīng)、毒性或腫瘤形成，表明hAEC具有系統(tǒng)安全性。

在一項(xiàng)由7名受試者組成的小隊(duì)列中進(jìn)行的hAEC早期臨床試驗(yàn)中，在植入后長(zhǎng)達(dá)7周的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)急性排斥反應(yīng)的跡象。源自人類羊膜的細(xì)胞和組織的生物活性早已被用于皮膚燒傷或眼部燒傷的患者，這也表明hAEC不會(huì)誘導(dǎo)受體免疫排斥。

人羊膜起源于原腸胚形成前的多能外胚層；hAEC很可能具有多譜系分化潛力，因此可以分化為所有三個(gè)胚層，包括神經(jīng)細(xì)胞。這與hAEC能夠在體內(nèi)分化成神經(jīng)元樣細(xì)胞的研究結(jié)果一致。此外，還有報(bào)道稱hAEC能夠合成和釋放神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（NTF）、生長(zhǎng)因子以及兒茶酚胺和多巴胺等神經(jīng)遞質(zhì)，促進(jìn)神經(jīng)存活和再生，表現(xiàn)出多種神經(jīng)元功能。因此，有理由相信hAEC可能是神經(jīng)系統(tǒng)疾病細(xì)胞治療的潛在細(xì)胞來(lái)源。

人羊膜上皮細(xì)胞的預(yù)期應(yīng)用

人羊膜上皮細(xì)胞治療中風(fēng)

中風(fēng)是全世界死亡和殘疾的主要原因之一。目前尚無(wú)有效的治療方法。在過(guò)去的幾十年里，干細(xì)胞療法在中風(fēng)的治療中得到了積極的探索。數(shù)據(jù)表明，干細(xì)胞可以通過(guò)促進(jìn)神經(jīng)元的存活和再生以及修復(fù)受損的腦組織來(lái)縮小梗塞范圍并改善功能恢復(fù)。在不同的干細(xì)胞來(lái)源中，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BM-MSCs）在臨床試驗(yàn)中得到廣泛研究。自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可以離體擴(kuò)增，但患者很難及時(shí)獲得預(yù)定劑量的細(xì)胞。另一方面，現(xiàn)成的同種異體hAEC冷凍儲(chǔ)備是另一種干細(xì)胞來(lái)源。

關(guān)于使用hAEC治療缺血性中風(fēng)，先前的一項(xiàng)研究報(bào)道，通過(guò)腦內(nèi) (ic) 注射將hAEC移植到短暫大腦中動(dòng)脈閉塞 (MCAO) 的大鼠體內(nèi)。移植物減少了梗塞體積和腦細(xì)胞凋亡，并改善了中風(fēng)后16天的運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知功能。此外，移植的hAEC被注意到表達(dá)神經(jīng)元標(biāo)記、神經(jīng)元祖細(xì)胞標(biāo)記和星形膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記，這表明hAEC 可以轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元樣細(xì)胞，并有助于修復(fù)受影響的神經(jīng)元。

綜上所述，臨床前研究表明，hAEC療法可能通過(guò)以下潛在機(jī)制有效治療缺血性中風(fēng)和腦出血。

• 首先，hAEC可以分化成神經(jīng)組織來(lái)替代受損或死亡的神經(jīng)細(xì)胞。
• 其次，hAECs可以通過(guò)抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的活化并產(chǎn)生抗炎因子和免疫抑制因子來(lái)抑制炎癥反應(yīng)，從而有助于保護(hù)神經(jīng)元免受免疫細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的影響。
• 第三，hAEC可以分泌必要的細(xì)胞因子、NTF和生長(zhǎng)因子，為神經(jīng)細(xì)胞的生存和再生以及突觸發(fā)生提供有利的微環(huán)境，最終有助于失去連接的重新神經(jīng)支配和恢復(fù)細(xì)胞功能。

最后，全身施用hAEC可以減輕中風(fēng)后免疫抑制，這歸因于感染程度較低，并且有利于整體恢復(fù)和大腦修復(fù)過(guò)程。

人羊膜上皮細(xì)胞治療脊髓損傷 (SCI)

SCI是一種嚴(yán)重的衰弱性疾病，通常伴有運(yùn)動(dòng)和感覺功能障礙?，F(xiàn)代醫(yī)療干預(yù)措施的重點(diǎn)是穩(wěn)定脊柱和控制炎癥，以防止進(jìn)一步損傷。目前，尚無(wú)有效的治療方法可用于恢復(fù)此類神經(jīng)功能。在可能的新策略中，干細(xì)胞移植是一種有前途的SCI治療方法。干細(xì)胞可以修復(fù)受損的神經(jīng)細(xì)胞并允許軸突再生，從而重建神經(jīng)回路、功能恢復(fù)和大腦修復(fù)過(guò)程。

Sankar和Muthusamy報(bào)道，移植到半切空腔中的hAEC促進(jìn)了軸突軸突的生長(zhǎng)，并防止橫切病變部位神經(jīng)膠質(zhì)疤痕的形成。

臨床前研究表明，hAEC可以通過(guò)抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活和膠質(zhì)疤痕的形成，并產(chǎn)生旁分泌因子來(lái)優(yōu)化脊髓微環(huán)境，從而使受損的軸突重新生長(zhǎng)，從而重建受損的神經(jīng)連接和功能恢復(fù)。此外，hAEC嵌入生物材料以及hAEC和NSC聯(lián)合移植的策略可能是促進(jìn)SCI治療的良好選擇。

人羊膜上皮細(xì)胞治療腦癱 (CP)

CP是早產(chǎn)兒和足月兒常見的神經(jīng)發(fā)育障礙。腦白質(zhì)（WM）損傷，稱為腦室周圍白質(zhì)軟化（PVL），是與 CP相關(guān)的主要神經(jīng)病理學(xué)。導(dǎo)致新生兒WM損傷的兩個(gè)關(guān)鍵途徑是新生兒腦血流動(dòng)力學(xué)異常和局??部腦炎癥。潛在的機(jī)制，包括激活的小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞增殖、血腦屏障通透性增加和少突膠質(zhì)細(xì)胞死亡，可能導(dǎo)致WM損傷并隨后影響大腦發(fā)育。目前，這種損傷尚無(wú)治療方法。

hAEC已被證明通過(guò)減少小膠質(zhì)細(xì)胞活化并產(chǎn)生抗炎和免疫抑制因子而具有強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)能力，這表明 hAEC可能是WM損傷的潛在療法。

人羊膜上皮細(xì)胞治療帕金森病 (PD)

PD是一種神經(jīng)退行性疾病，其特征是黑質(zhì)中的多巴胺能神經(jīng)元、細(xì)胞質(zhì)聚集的路易體和神經(jīng)炎癥進(jìn)行性喪失。其典型癥狀主要包括靜止性震顫、肌肉強(qiáng)直、行動(dòng)遲緩、步態(tài)異常等。盡管藥劑學(xué)和神經(jīng)外科的出現(xiàn)，PD癥狀也只能得到緩解。PD尚無(wú)治愈方法。

關(guān)于基于hAEC的PD療法，Kakishita等人報(bào)道稱，將hAEC移植到PD大鼠的紋狀體中可以緩解其行為缺陷。移植的hAEC不僅能表達(dá)酪氨酸羥化酶，還能防止黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元變性。與這些研究一致，Yang 等人。還證明了hAEC通過(guò)神經(jīng)分化和神經(jīng)保護(hù)對(duì)PD大鼠產(chǎn)生影響。此外，我們發(fā)現(xiàn)移植的hAEC可以降低PD小鼠的小膠質(zhì)細(xì)胞活化和炎癥因子水平（未發(fā)表的數(shù)據(jù)）?？傊?，基于hAEC的PD治療主要依賴于其神經(jīng)源性潛力、抗炎作用以及合成和釋放NTF和神經(jīng)遞質(zhì)的能力。

人羊膜上皮細(xì)胞治療阿爾茨海默病 (AD)

AD是一種不可逆轉(zhuǎn)的進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病。其神經(jīng)病理學(xué)特征是細(xì)胞外β-淀粉樣蛋白聚集成斑塊、細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)原纖維纏結(jié)與異常磷酸化tau蛋白和炎癥，以及與乙酰膽堿活性降低相關(guān)的膽堿能系統(tǒng)缺陷。AD也被認(rèn)為是癡呆癥的主要原因。常規(guī)治療基于抑制乙酰膽堿酯酶，只能延緩精神惡化的進(jìn)展，減輕神經(jīng)精神癥狀，但無(wú)法治愈AD。通過(guò)干細(xì)胞移植重新填充和重建丟失的神經(jīng)元連接或回路可能是一種潛在的治療方式。

薛等人。證明hAECs移植到APP/PS1AD小鼠的側(cè)腦室可以增加實(shí)驗(yàn)小鼠海馬膽堿能神經(jīng)元的數(shù)量和海馬乙酰膽堿的濃度。此外，植入hAEC的小鼠空間記憶能力顯著改善。臨床前數(shù)據(jù)表明，hAECs治療AD的療效可能主要依賴于促進(jìn)膽堿能神經(jīng)元存活和再生的旁分泌因子，最終導(dǎo)致空間記憶的改善。

人羊膜上皮細(xì)胞治療多發(fā)性硬化癥 (MS)

MS是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一種慢性炎癥性脫髓鞘疾病，其特征是神經(jīng)元髓鞘的炎癥和破壞，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)不同部分之間的通訊中斷。有許多新型藥物化合物對(duì)多發(fā)性硬化癥有益，具有抗炎、髓鞘再生和神經(jīng)保護(hù)作用；然而，嚴(yán)重的副作用是突出的。

值得注意的是，hAECs可以分泌許多NTFs，這些NTFs可以刺激髓鞘再生并保護(hù)少突膠質(zhì)細(xì)胞免于凋亡，從而恢復(fù)和維持MS的神經(jīng)功能。hAEC被證明可以產(chǎn)生抗炎因子和免疫抑制因子，它們是強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)劑。因此，hAECs可能成為治療多發(fā)性硬化癥的有前景的細(xì)胞來(lái)源。

臨床前研究表明，hAEC具有免疫調(diào)節(jié)、神經(jīng)保護(hù)和髓鞘再生等有益作用，因此有望在治療多發(fā)性硬化癥的臨床試驗(yàn)中發(fā)揮作用。

臨床試驗(yàn)

人類羊膜長(zhǎng)期以來(lái)被用于治療各種損傷和疾病，包括急性角膜損傷、皮膚燒傷和糖尿病足潰瘍。

近年來(lái)，源自人羊膜的hAEC也引起了廣泛關(guān)注。目前， http://ClincalTrials.gov上列出了10項(xiàng)hAEC注冊(cè)研究，其中一項(xiàng)試驗(yàn)調(diào)查CNS疾病。

此外，在澳大利亞新西蘭臨床試驗(yàn)注冊(cè)處（http://www.anzctr.org.au）注冊(cè)了四項(xiàng)hAEC的I期試驗(yàn)：

針對(duì)缺血性中風(fēng)的ACTRN12618000076279 、針對(duì)支氣管肺發(fā)育不良的ACTRN12614000174684和ACTRN12618000920291 ，以及針對(duì)肝硬化的ACTRN12616000437460。

針對(duì)缺血性中風(fēng)的I期臨床hAEC療法旨在確定最大耐受劑量 (MTD) 并評(píng)估細(xì)胞安全性。招募15名中風(fēng)患者并通過(guò)靜脈輸注注射hAEC。hAEC組15名患者的最終隨訪至今尚未完成。安全性和有效性將通過(guò)SAE的頻率、影像學(xué)和免疫學(xué)檢測(cè)進(jìn)行評(píng)估。因此，需要更多的試驗(yàn)來(lái)評(píng)估和確定基于hAEC的治療的安全性和臨床益處。

結(jié)論

文獻(xiàn)中越來(lái)越多的證據(jù)表明，干細(xì)胞療法適用于與中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞丟失和變性相關(guān)的疾病和病癥。迄今為止，在各種干細(xì)胞來(lái)源中，hAEC似乎是細(xì)胞治療的理想候選者，因?yàn)閔AEC易于獲得，不具有致瘤性和低免疫原性潛力，并且與其他干細(xì)胞來(lái)源相比在倫理上爭(zhēng)議較小。 hAECs在治療神經(jīng)損傷和疾病方面存在多種潛在的治療機(jī)制，如圖2所示。

首先，hAEC具有分化成神經(jīng)細(xì)胞類型的神經(jīng)發(fā)生潛力。

其次，通過(guò)旁分泌機(jī)制，人羊膜上皮細(xì)胞可以分泌許多必需的細(xì)胞因子、NTF、生長(zhǎng)因子、激素和/或神經(jīng)遞質(zhì)，以促進(jìn)神經(jīng)存活和再生、軸突生長(zhǎng)和突觸重建，從而導(dǎo)致失去的神經(jīng)元連接的重新支配和進(jìn)一步恢復(fù)的神經(jīng)功能。特別是外泌體，即30-150nm的細(xì)胞外囊泡，包括蛋白質(zhì)、DNA片段、磷脂和RNA，介導(dǎo)各種生物功能，例如免疫反應(yīng)、抗原呈遞、細(xì)胞間通訊、蛋白質(zhì)和RNA轉(zhuǎn)移。外泌體還在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，包括神經(jīng)元發(fā)育、再生、突觸功能和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的功能恢復(fù)。

目前，越來(lái)越多的文獻(xiàn)表明，干細(xì)胞發(fā)揮的神經(jīng)保護(hù)作用更可能歸因于它們的旁分泌作用和抗炎反應(yīng)。因此，人羊膜上皮細(xì)胞可能通過(guò)類似的機(jī)制發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。需要更多的研究來(lái)明確人羊膜上皮細(xì)胞治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的機(jī)制。

參考資料：Huiming Xu, Jiaofei Zhang, Kam Sze Tsang, Hao Yang, Wei-Qiang Gao, “Therapeutic Potential of Human Amniotic Epithelial Cells on Injuries and Disorders in the Central Nervous System”, Stem Cells International, vol. 2019, Article ID 5432301, 11 pages, 2019. https://doi.org/10.1155/2019/5432301

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