簡(jiǎn)介：脊髓損傷 (SCI) 仍然是一種無法治愈、改變生活的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，導(dǎo)致全世界數(shù)百萬人永久喪失運(yùn)動(dòng)和感覺功能，并影響他們個(gè)人和社會(huì)生活的各個(gè)方面。在過去的二十年中，干細(xì)胞療法在各個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得成功后，作為SCI的潛在治療方法在研究領(lǐng)域進(jìn)行了研究。

近期，雅典KAT醫(yī)院醫(yī)學(xué)院在《Cureus》醫(yī)學(xué)雜志期刊上發(fā)表一篇關(guān)于干細(xì)胞療法在脊髓損傷方面進(jìn)行的臨床試驗(yàn)的文章，文章側(cè)重于介紹SCI的病理生理學(xué)、用于治療的不同干細(xì)胞療法的特點(diǎn)，以及這些療法在最近發(fā)表的臨床試驗(yàn)中的結(jié)果。

如何讓干細(xì)胞療法安全以及有效地幫助脊髓損傷病人，這是科學(xué)家們正在做的事情。每一項(xiàng)臨床試驗(yàn)進(jìn)展，都是在為脊髓損傷的治療和康復(fù)做加法！

脊髓損傷的介紹與背景

每年，全世界大約有500,000起新的脊髓損傷 (SCI) 事件。在大多數(shù)情況下，原因是車禍、跌倒、槍擊或醫(yī)療/手術(shù)并發(fā)癥造成的外傷。由于其原因的性質(zhì)，脊髓損傷仍然是一種主要影響年輕人的疾病。然而，隨著我們生活在一個(gè)不斷老齡化的社會(huì)中，低能量創(chuàng)傷后老年人群中新發(fā)脊髓損傷病例也在增加。損傷后病理生理事件的后遺癥通常會(huì)導(dǎo)致永久性神經(jīng)功能缺損，例如損傷水平以下的運(yùn)動(dòng)和感覺功能喪失以及自主神經(jīng)功能障礙。

目前的臨床實(shí)踐側(cè)重于SCI部位的早期手術(shù)減壓和機(jī)械穩(wěn)定，然后進(jìn)行藥物干預(yù)，例如甲潑尼龍、尼莫地平、納洛酮等。在第一個(gè)關(guān)鍵階段之后，患者參與康復(fù)計(jì)劃以重新獲得功能和自主權(quán)。不幸的是，所有這些干預(yù)措施在神經(jīng)保護(hù)、神經(jīng)再生和功能恢復(fù)方面都表現(xiàn)不佳。這一失敗背后的原因在于脊髓損傷病理生理機(jī)制的復(fù)雜性，導(dǎo)致?lián)p傷部位的神經(jīng)元環(huán)境受到不可逆的損傷。

在過去的幾十年中，干細(xì)胞療法已成為SCI領(lǐng)域非常有前途的解決方案。在不同物種的動(dòng)物身上使用不同類型的干細(xì)胞進(jìn)行了大量令人鼓舞的治療試驗(yàn)后，涉及人類脊髓損傷的臨床試驗(yàn)在本世紀(jì)第一個(gè)十年中期成為現(xiàn)實(shí)。本綜述闡述了SCI 的病理生理學(xué)、不同干細(xì)胞在脊髓修復(fù)中的可能作用機(jī)制，并介紹了PubMed在線圖書館最近五年發(fā)表的相關(guān)臨床試驗(yàn)的基本特征和結(jié)果。

脊髓損傷的病理生理學(xué)

原發(fā)性和繼發(fā)性傷害

SCI病理生理學(xué)可分為兩個(gè)階段。第一種稱為原發(fā)性損傷，發(fā)生在機(jī)械力作用于脊髓時(shí)，導(dǎo)致神經(jīng)元組織受壓、撕裂、牽拉或剪切，同時(shí)損傷血管和周圍組織。研究表明，原發(fā)性損傷幾乎從不完全破壞脊髓的解剖學(xué)連續(xù)性。

繼發(fā)性損傷又可進(jìn)一步分為四個(gè)階段：即刻（傷后0-2小時(shí)）、急性（急性早期：2-48小時(shí)、亞急性：2天-2周）、中期（2周-6個(gè)月）、和慢性期（>6個(gè)月）。

第一個(gè)可檢測(cè)到的變化是脊髓普遍腫脹并伴有中央灰質(zhì)出血。細(xì)胞膜的直接破壞和血管損傷引起的缺血導(dǎo)致細(xì)胞壞死性死亡，從而導(dǎo)致白質(zhì)出血并產(chǎn)生可能延伸到許多脊柱節(jié)段的脊髓缺血。在此階段，腫瘤壞死因子-α (TNF-α) 和白細(xì)胞介素-1β (IL-1β) 等促炎細(xì)胞因子被上調(diào)，炎癥開始。離子失調(diào)、谷氨酸興奮性毒性和免疫神經(jīng)毒性等次級(jí)過程加劇了軸突死亡。自由基介導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化作用導(dǎo)致軸突破壞。血脊髓屏障的破壞會(huì)誘發(fā)神經(jīng)炎癥，進(jìn)一步導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞死亡。

在亞急性期，病灶周圍的星形膠質(zhì)細(xì)胞肥大、增殖，長出多個(gè)大的胞質(zhì)突起。這些細(xì)胞質(zhì)突起結(jié)合形成神經(jīng)膠質(zhì)瘢痕。

在隨后的中間階段，神經(jīng)膠質(zhì)瘢痕成熟。最后，在慢性損傷階段。

研究的目的是回顧2017年1月1日至2022年期間發(fā)表的使用干細(xì)胞治療脊髓損傷的臨床試驗(yàn)。共有18項(xiàng)臨床試驗(yàn)被納入本綜述。

臨床試驗(yàn)中使用的干細(xì)胞治療脊髓損傷的概述

表1按細(xì)胞類型和發(fā)表年份總結(jié)了經(jīng)過審查的臨床試驗(yàn)。

都有哪些干細(xì)胞用來治療脊髓損傷？

間充質(zhì)干細(xì)胞治療脊髓損傷的臨床試驗(yàn)

間充質(zhì)細(xì)胞是多能祖細(xì)胞，可以很容易地從各種組織中分離出來，例如骨髓、脂肪組織、臍帶和羊水。它們的使用不會(huì)引起倫理問題。此外，它們具有低致瘤性和免疫反應(yīng)性。它們被認(rèn)為通過分泌多種因子在損傷部位起作用，例如生長和粘附因子、抗炎因子和細(xì)胞因子。因此，它們的作用被認(rèn)為具有抗細(xì)胞凋亡、神經(jīng)營養(yǎng)、神經(jīng)保護(hù)和免疫調(diào)節(jié)作用。

骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞：骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 (BMSCs) 是從骨髓中提取的，它們是多能的，可以分化成各種細(xì)胞類型，包括成骨細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、成軟骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。它們的有益特性似乎是通過它們的免疫抑制和神經(jīng)保護(hù)作用而出現(xiàn)的，并且是由于在損傷部位釋放的大量生長因子，例如 NGF（神經(jīng)生長因子）、VEGF（血管內(nèi)皮生長因子）、GDNF（神經(jīng)膠質(zhì)衍生的神經(jīng)營養(yǎng)因子）因子）、BDNF（腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子）、NT-3（神經(jīng)營養(yǎng)因子3）、FGF（成纖維細(xì)胞生長因子）和EGF（表皮生長因子）。

在文獻(xiàn)檢索中確定了六項(xiàng)使用BMSC的臨床試驗(yàn)。其中四個(gè)處于第二階段，其中兩個(gè)已作為案例研究發(fā)表。共有42名患者接受了此類干細(xì)胞治療。在四項(xiàng)研究中，給藥是鞘內(nèi)給藥，在一項(xiàng)研究中是靜脈內(nèi)給藥，而在另一項(xiàng)研究中，細(xì)胞是通過靜脈內(nèi)和鞘內(nèi)方法相結(jié)合的方式輸送的。在42名患者中，13名在移植時(shí)處于亞急性損傷階段，其余處于慢性階段。

日本札幌醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)院前沿醫(yī)學(xué)研究所神經(jīng)再生醫(yī)學(xué)系，Honmou等人在2021年用自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療了13名脊髓損傷亞急性期患者。其中6例為AISA型損傷，2例為AISB型，5例為AISC型。細(xì)胞在自體血清中擴(kuò)增，劑量在84到1.5億個(gè)細(xì)胞之間。有一次靜脈注射細(xì)胞，對(duì)患者進(jìn)行了六個(gè)月的隨訪。

結(jié)果很有希望，顯示7名患者的AIS分類以及根據(jù)ISCSCI-92和SCIMIII量表的功能活動(dòng)有所改善。

臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞：臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞 (UCMSC) 從人臍帶中提取。它們可以很容易地在體外擴(kuò)增并且具有低免疫反應(yīng)特性。它們產(chǎn)生多種因子，例如細(xì)胞因子、生長因子、白細(xì)胞介素、BDNF、bFGF（堿性成纖維細(xì)胞生長因子）和中性粒細(xì)胞激活劑。人們認(rèn)為，這些細(xì)胞在移植時(shí)表現(xiàn)出抗炎、抗凋亡、神經(jīng)營養(yǎng)和促血管生成作用。

在這篇綜述中，確定了三項(xiàng)使用UCMSCs的臨床試驗(yàn)。在其中兩個(gè)中，UCMSCs與支架相結(jié)合。支架是高度多孔的生物材料，具有生物相容性，可作為組織再生的模板，并可能引導(dǎo)新組織的生長。在這些臨床試驗(yàn)中，63名患者參與了脊髓損傷的急性、亞急性或慢性階段。

2020年，甘肅中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合學(xué)院鄧等研究人員移植髓內(nèi)4000萬細(xì)胞聯(lián)合膠原支架治療20例頸椎損傷（AIS A）。該支架由牛腱膜制成，并接種了4000萬個(gè)UCMSC?；颊呓邮芰艘浦膊⒔邮芰?2個(gè)月的隨訪。對(duì)照組接受常規(guī)治療（感染預(yù)防和支持治療）。

12個(gè)月后，九名移植患者從AIS A轉(zhuǎn)變?yōu)锽，兩名從AIS A轉(zhuǎn)變?yōu)镃。與對(duì)照組相比，ADL評(píng)分和腸/膀胱管理也有所改善。

2020年，中山大學(xué)第三附屬醫(yī)院脊柱外科楊等人發(fā)表了I/II期臨床試驗(yàn)的結(jié)果?？偣舶?1名患有亞急性或慢性損傷的患者。他們接受了四次鞘內(nèi)注射，每次注射一百萬個(gè)UCMSC，并接受了12個(gè)月的監(jiān)測(cè)。沒有記錄到不良反應(yīng)。

結(jié)果顯示AIS和IANR-SCIRFS評(píng)分增加，肌肉痙攣減少。

2018年，中國武警后勤大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)外科與神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)院和戴建武等人在兩名急性SCI患者 (AIS A) 中移植了4000萬個(gè)UCMSCs聯(lián)合NeuroRegen膠原支架。支架由牛腱膜制成。對(duì)患者進(jìn)行了六個(gè)月的隨訪。

隨訪結(jié)束時(shí)，兩名患者均已從AIS A轉(zhuǎn)為C，且未記錄到不良反應(yīng)。

臍帶沃頓-果凍間充質(zhì)干細(xì)胞：沃頓膠是臍帶內(nèi)的一種凝膠狀物質(zhì)，可隔離血管?？梢蕴崛『团囵B(yǎng)Wharton-Jelly間充質(zhì)干細(xì)胞 (WJ-MSC)。它們產(chǎn)生多種神經(jīng)營養(yǎng)因子，并且由于釋放顯著水平的NGF、bFGF和GDNF，可以促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生和血管發(fā)生。已經(jīng)在動(dòng)物身上證明，反復(fù)輸注WJ-MSC可以減少膠質(zhì)瘢痕，并且可以引起脊髓再生。

2021年，西班牙巴塞羅那自治大學(xué)阿爾布等在I/II期、RCT、安慰劑對(duì)照臨床試驗(yàn)中使用WJ-MSCs治療10名慢性SCI (T3-T11) 患者?；颊咄ㄟ^鞘內(nèi)遞送接受細(xì)胞，并隨訪六個(gè)月。

在隨訪結(jié)束時(shí)，與安慰劑組相比，針刺感明顯改善，而運(yùn)動(dòng)功能、獨(dú)立性測(cè)量、QoL、SEP、MEP、痙攣或腸功能沒有變化。神經(jīng)干細(xì)胞治療脊髓損傷的臨床試驗(yàn)

神經(jīng)干細(xì)胞 (NSC) 具有分化成膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞的能力。它們位于海馬齒狀回、側(cè)腦室和脊髓中央管。研究表明，神經(jīng)干細(xì)胞分泌生長因子，幫助受損細(xì)胞存活。它們?cè)鰪?qiáng)少突膠質(zhì)細(xì)胞分化，從而在髓鞘再生中提供支持作用。它們還可以增強(qiáng)神經(jīng)分化、替換壞死的神經(jīng)元、在灰質(zhì)中形成突觸并恢復(fù)功能。最后，它們充當(dāng)屏障，防止初始病變區(qū)域擴(kuò)大。

人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)干細(xì)胞和NSI-566?

HuCNS-SCs?是源自胎兒腦的人中樞神經(jīng)系統(tǒng)干細(xì)胞祖細(xì)胞群。它們通過表面標(biāo)記表達(dá)純化、擴(kuò)增，然后儲(chǔ)存。HuCNS-SCs?已顯示出神經(jīng)保護(hù)能力，與胚胎干細(xì)胞相比，它們具有非致瘤性優(yōu)勢(shì)。幾項(xiàng)使用HuCNS-SC治療Pelizaeus-Merzbacher病、年齡相關(guān)性黃斑變性 (AMD) 和神經(jīng)元蠟樣脂褐質(zhì)沉著癥的臨床試驗(yàn)已經(jīng)完成，沒有安全問題，移植細(xì)胞的存活率很高。

NSI-566?是一種人脊髓來源的神經(jīng)干細(xì)胞系，源自八周大的流產(chǎn)胎兒的脊髓。它們已用于治療ALS的臨床試驗(yàn)。當(dāng)注入脊髓時(shí)，它們會(huì)分化成神經(jīng)元，支持受損的ALS運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，并形成連接。它們的有益作用在于分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子。

自2017年初以來，已經(jīng)確定了四項(xiàng)使用源自人類胎兒CNS的神經(jīng)祖細(xì)胞的臨床試驗(yàn)。其中三名患者接受了HuCNS-SC?治療，一項(xiàng)臨床試驗(yàn)使用了NSI-566?。共有62名患者接受了髓間細(xì)胞。

2018年，美國加州大學(xué)圣地亞哥分校神經(jīng)外科系柯蒂斯等人發(fā)表了一項(xiàng)I期臨床試驗(yàn)的結(jié)果，該試驗(yàn)的四名慢性胸椎A(chǔ)ISA SCI患者平均接受了六次NSI-566?髓間注射。

對(duì)患者進(jìn)行了60個(gè)月的監(jiān)測(cè)，結(jié)果令人鼓舞，顯示兩名患者的神經(jīng)水平（T8→T10和T5→T7）和AIS運(yùn)動(dòng)和感覺評(píng)分有所改善，其中三名患者的EMG結(jié)果有所改善，但無顯著差異在生活質(zhì)量。磁共振成像 (MRI) 和擴(kuò)散張量成像 (DTI) 顯示沒有可見的形態(tài)學(xué)變化，也沒有注意到不良反應(yīng)。

2020年，瑞士蘇黎世巴爾格里斯特大學(xué)醫(yī)院柯特等人2020年在I/IIa期臨床試驗(yàn)中使用HuCNS-SC?治療12名亞急性或慢性胸部損傷患者。所有患者均接受了2000萬個(gè)髓間細(xì)胞的單次劑量，并接受了六年的監(jiān)測(cè)。

最終結(jié)果顯示有部分患者的感覺有所改善 (5/12)。人臍帶血細(xì)胞治療脊髓損傷的臨床試驗(yàn)

使用人臍帶血細(xì)胞 (HUCBC) 是有利的，因?yàn)樗子讷@取且采集過程無創(chuàng)。人臍帶血含有大量造血干細(xì)胞 (HSC)，能夠產(chǎn)生紅系和髓系祖細(xì)胞集落。具體而言，人臍帶血單核祖細(xì)胞（HUCBC）的增殖能力遠(yuǎn)高于骨髓中的同類細(xì)胞。它們表現(xiàn)出免疫耐受性，對(duì)人類白細(xì)胞抗原錯(cuò)配的反應(yīng)性較低，因此可輕松用于同種異體移植。在病變部位，HUCBC似乎具有多因素作用。它們可以分化成神經(jīng)譜系，表現(xiàn)出抗細(xì)胞凋亡作用，誘導(dǎo)血管生成和軸突髓鞘再生，并表達(dá)多種生長因子。

2022年，俄羅斯聯(lián)邦NV Sklifosovsky急救護(hù)理研究所Smirnov等人發(fā)表了一項(xiàng)I/IIa期臨床試驗(yàn)的結(jié)果，該試驗(yàn)使用HUCBCs通過靜脈注射治療10名急性SCI（AIS A或B）患者。在受傷后三天內(nèi)，對(duì)每位患者進(jìn)行了四次注射。參與者被跟蹤了12個(gè)月。

沒有報(bào)告與細(xì)胞療法相關(guān)的不良反應(yīng)。五名患者的AIS水平提高了兩分（A→C，B→D），一名患者提高了三分（B→E）。

討論

脊髓損傷的干細(xì)胞療法仍處于起步階段。每項(xiàng)臨床試驗(yàn)都提供了研究領(lǐng)域的豐富知識(shí)。目前主要問題是除了使用的干細(xì)胞類型外，在首選給藥途徑、每劑細(xì)胞數(shù)、劑量數(shù)和移植時(shí)間方面存在很大的異質(zhì)性。這樣，各種試驗(yàn)結(jié)果就很難進(jìn)行比較。

結(jié)論

基于干細(xì)胞的療法為脊髓損傷提供了有趣的治療潛力。使用生物材料的組合方法也可能在改善脊髓損傷治療方面發(fā)揮重要作用。更深入地了解脊髓損傷的病理生理機(jī)制似乎對(duì)于開發(fā)比已經(jīng)研究的治療方法更有效的治療方法至關(guān)重要。還需要解決幾個(gè)問題，如各種干細(xì)胞的倫理問題、致瘤性、免疫原性和免疫毒性。

最后，似乎有必要增加資金以開展更強(qiáng)大、設(shè)計(jì)更完善的I期和II期臨床試驗(yàn)，這些試驗(yàn)將引領(lǐng)未來幾年的第一個(gè)III期研究。

參考資料：Damianakis E I, Benetos I S, Evangelopoulos D, et al. (April 28, 2022) Stem Cell Therapy for Spinal Cord Injury: A Review of Recent Clinical Trials. Cureus 14(4): e24575. doi:10.7759/cureus.24575

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