神經(jīng)系統(tǒng)疾病往往復(fù)雜且難以治愈,一直是醫(yī)學(xué)界的一大挑戰(zhàn)。近年來(lái),干細(xì)胞技術(shù)的進(jìn)步為這一領(lǐng)域注入了新的活力。
干細(xì)胞不僅具有修復(fù)和再生受損組織的能力,還可以調(diào)節(jié)人體免疫系統(tǒng),從而在治療各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面顯示出顯著的優(yōu)勢(shì)。這項(xiàng)技術(shù)有望成為治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的新方法,為患者提供更有效的治療途徑。
對(duì)于人體來(lái)說(shuō),雖然大多數(shù)組織都有一定程度的自愈能力,但神經(jīng)系統(tǒng)是不同的。
由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的再生能力有限,多發(fā)性硬化癥、帕金森病、脊髓損傷或創(chuàng)傷性腦損傷等神經(jīng)損傷往往難以恢復(fù),這些損傷的治療極具挑戰(zhàn)性。因此,神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療選擇相對(duì)較少。
為了解決這個(gè)問(wèn)題,科學(xué)家們致力于開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的治療方法,希望提高神經(jīng)損傷相關(guān)疾病的治療效果,為患者帶來(lái)更多的希望和康復(fù)可能性。
近年來(lái),基于干細(xì)胞的再生醫(yī)學(xué)逐漸成為治療此類疾病的有吸引力的方法。其中,間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)因其獨(dú)特的特性而成為最受青睞的細(xì)胞來(lái)源之一。多項(xiàng)研究表明,干細(xì)胞治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的機(jī)制包括通過(guò)旁分泌作用提供神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)和免疫調(diào)節(jié),或通過(guò)受損細(xì)胞的再生和替代達(dá)到治療效果,這有望為此類疾病提供新的治療選擇。
01 全世界有數(shù)百萬(wàn)人患有神經(jīng)系統(tǒng)疾病,因?yàn)樗鼈兒茈y治愈!
神經(jīng)系統(tǒng)是人體重要的調(diào)節(jié)系統(tǒng)之一,負(fù)責(zé)信息傳遞、運(yùn)動(dòng)控制和各種生理功能的協(xié)調(diào)。然而,由于遺傳因素、環(huán)境因素、創(chuàng)傷或其他不確定的原因,神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生給患者及其家屬帶來(lái)了巨大的痛苦。
神經(jīng)系統(tǒng)疾病的范圍很廣,主要包括神經(jīng)退行性疾病、神經(jīng)傳導(dǎo)障礙和神經(jīng)炎癥。具體來(lái)說(shuō),神經(jīng)系統(tǒng)疾病可分為以下幾類:
神經(jīng)血管疾病,如腦梗死、腦出血和短暫性腦缺血發(fā)作。
中樞神經(jīng)系統(tǒng)傳染?。喊X炎、腦膜炎和脊髓炎。
神經(jīng)退行性疾?。撼R?jiàn)的包括阿爾茨海默病、帕金森病等。神經(jīng)創(chuàng)傷:如硬膜下血腫和創(chuàng)傷性腦損傷。
腫瘤:包括神經(jīng)系統(tǒng)的原發(fā)性腫瘤,如膠質(zhì)瘤和顱內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤。脫髓鞘疾?。喝缍喟l(fā)性硬化癥和視神經(jīng)炎。
代謝和營(yíng)養(yǎng)紊亂:如維生素 B1 缺乏引起的多發(fā)性神經(jīng)病變或維生素 B12 缺乏引起的亞急性聯(lián)合變性。
其他:包括中毒和威爾遜氏病等遺傳性疾病。
盡管這些神經(jīng)系統(tǒng)疾病的類型不同,但它們引起的主要癥狀大多相似,如意識(shí)障礙、運(yùn)動(dòng)障礙、語(yǔ)言和言語(yǔ)障礙、認(rèn)知功能障礙和情緒障礙。
從病因的角度來(lái)看,神經(jīng)系統(tǒng)疾病大致可分為三種主要類型:
與特定腦區(qū)神經(jīng)元喪失有關(guān)的疾病,如帕金森病(PD)和多發(fā)性硬化癥(MS)。
急性損傷引起的神經(jīng)元喪失性疾病,如中風(fēng)。
與細(xì)胞功能障礙有關(guān)的疾病,如癲癇。
大腦發(fā)育異常的原因通常是多方面的,包括衰老、環(huán)境因素、長(zhǎng)期壓力、創(chuàng)傷性腦損傷和基因突變。例如,淀粉樣前體蛋白(APP)、早老素-1 和早老素-2 的基因突變,或載脂蛋白 E(ApoE)突變與神經(jīng)退行性疾病的發(fā)展密切相關(guān)。
目前,神經(jīng)系統(tǒng)疾病已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)面臨的主要挑戰(zhàn)之一。由于治療困難,許多患者在診斷后很難獲得有效和標(biāo)準(zhǔn)化的治療計(jì)劃,使這些疾病成為全球第二大死因,給無(wú)數(shù)家庭帶來(lái)了沉重的經(jīng)濟(jì)和心理負(fù)擔(dān)。
隨著時(shí)間的推移,科學(xué)界的持續(xù)研究加深了我們對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的理解,并推動(dòng)了治療方法的創(chuàng)新。越來(lái)越多的研究致力于揭示其發(fā)病機(jī)制,尋求新的治療方法來(lái)提高患者的生活質(zhì)量。
02 干細(xì)胞在神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療中的臨床應(yīng)用
在眾多治療方法中,干細(xì)胞因其自我更新和多向分化能力而成為神經(jīng)再生和修復(fù)的理想細(xì)胞來(lái)源。近年來(lái),臨床研究表明,干細(xì)胞已成為治療難治性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的一種非常有前景的治療選擇。
在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療中,干細(xì)胞主要通過(guò)以下機(jī)制發(fā)揮作用:
修復(fù)損傷:干細(xì)胞可以遷移到受損的神經(jīng)部位,通過(guò)細(xì)胞置換替換死亡或受損的神經(jīng)細(xì)胞,修復(fù)受損的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
細(xì)胞遷移:在體內(nèi)組織損傷后,間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)可以選擇性地遷移到受損的組織或器官微環(huán)境中,以維持或重塑其細(xì)胞功能。這一過(guò)程涉及多種細(xì)胞因子和細(xì)胞信號(hào)通路的參與。
細(xì)胞分化:干細(xì)胞可以分泌大量的活性生長(zhǎng)因子和營(yíng)養(yǎng)因子,激活神經(jīng)細(xì)胞,促進(jìn)新細(xì)胞的再生和重建;同時(shí)分泌血管生成因子以促進(jìn)受影響區(qū)域的血管生成。
免疫調(diào)節(jié):干細(xì)胞可以抑制 T 細(xì)胞增殖,調(diào)節(jié) Th2/Th1 細(xì)胞比例,阻斷 B 細(xì)胞的細(xì)胞周期,抑制細(xì)胞增殖和抗體產(chǎn)生,從而發(fā)揮抗炎保護(hù)作用。
間充質(zhì)干細(xì)胞已在 200 多項(xiàng)臨床研究中注冊(cè),這些研究使用各種干細(xì)胞方法治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病,涵蓋了多發(fā)性硬化癥、中風(fēng)、帕金森病和脊髓損傷等主要疾病。以下是近年來(lái)干細(xì)胞在一些常見(jiàn)神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的臨床療效。
1. 干細(xì)胞與中風(fēng)(CVA)
中風(fēng)可導(dǎo)致神經(jīng)元損傷。對(duì)干細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn) MED 的研究表明,干細(xì)胞可以再生和修復(fù)受損的腦神經(jīng)元,從而減少中風(fēng)患者的后遺癥癥狀。在 9 名不同年齡的腦卒中偏癱患者中,將干細(xì)胞移植到腦梗塞區(qū)域取得了顯著的臨床效果。
9 名患者的成像顯示病變區(qū)域的組織發(fā)生了顯著變化。影像學(xué)顯示,移植到腦梗死病變中的干細(xì)胞分化為神經(jīng)系統(tǒng)的各種細(xì)胞,分泌營(yíng)養(yǎng)因子,促進(jìn)神經(jīng)和血管再生,修復(fù)受損的血腦液屏障,減少炎癥反應(yīng),促進(jìn)腦梗死動(dòng)物神經(jīng)功能的恢復(fù)。結(jié)果,9 名臨床患者的偏癱癥狀明顯改善。
干細(xì)胞通過(guò)利用旁分泌功能、分泌血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、促進(jìn)腦血管生成、重塑血管、恢復(fù)內(nèi)皮完整性、降低通透性和減少細(xì)胞凋亡,在重塑血管和維持中風(fēng)血流方面發(fā)揮著重要作用。
研究證實(shí),干細(xì)胞可以在中風(fēng)后重塑血管并維持腦血流。
2. 干細(xì)胞和阿爾茨海默?。ˋD)
干細(xì)胞也為阿爾茨海默病和帕金森病等神經(jīng)退行性疾病患者帶來(lái)了新的治療選擇。Advanced Science 的一篇文章表明,臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞(hUC-MSCs)具有修復(fù)受損神經(jīng)細(xì)胞的功能,可以通過(guò) HGF-cMet-AKT-GSK3β 途徑調(diào)節(jié) tau 蛋白磷酸化,顯著改善阿爾茨海默病模型動(dòng)物的學(xué)習(xí)、記憶和認(rèn)知能力。
HGF 介導(dǎo)的臨床級(jí)人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞改善了加速衰老阿爾茨海默病小鼠模型的功能恢復(fù)。
許多臨床試驗(yàn)也表明,干細(xì)胞移植治療阿爾茨海默病不僅可以調(diào)節(jié)大腦中的炎癥環(huán)境,還可以促進(jìn)神經(jīng)再生和突觸連接,有效改善疾病,并且安全無(wú)副作用。
3. 干細(xì)胞和帕金森?。?/span>PD)
帕金森病是一種進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病,主要見(jiàn)于 60 歲以上的人,其特征是大腦多個(gè)區(qū)域的特定腦細(xì)胞(神經(jīng)元)死亡。干細(xì)胞療法在治療帕金森病方面取得了新的突破。為了提高細(xì)胞移植后的低存活率,哈佛醫(yī)學(xué)院將調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞和 iPSC 衍生的中腦多巴胺神經(jīng)元(mDAN)移植到動(dòng)物模型中。結(jié)果表明,mDANs 的存活率顯著提高,動(dòng)物行為迅速恢復(fù),為帕金森病的治療提供了一種新的可能選擇。
除了自體 Treg 細(xì)胞聯(lián)合細(xì)胞移植治療帕金森病外,針對(duì)帕金森病的干細(xì)胞療法也取得了令人鼓舞的結(jié)果。2023 年 8 月,拜耳宣布其治療帕金森病的干細(xì)胞藥物 BRT-DA01 已達(dá)到第一階段試驗(yàn)的終點(diǎn),并為患者帶來(lái)了令人驚訝的結(jié)果。12 名受試者被分為高劑量組和低劑量組,在接受 BRT-DA01 治療的一年內(nèi)沒(méi)有發(fā)生不良事件。
根據(jù)帕金森病綜合評(píng)價(jià)量表 MDS-UPDRS 第三部分(運(yùn)動(dòng)功能檢查)和運(yùn)動(dòng)功能狀態(tài)評(píng)估工具 Hauser Diary,所有受試者的次要探索性臨床終點(diǎn)均有改善,高劑量組的改善更為顯著。
據(jù)報(bào)道,BRT-DA01 的 II 期臨床試驗(yàn)?zāi)壳罢谟?jì)劃中,預(yù)計(jì)將于 2024 年上半年開(kāi)始招募患者。帕金森病患者可能有新的治療希望。
4. 干細(xì)胞與肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)
面對(duì)退行性疾病,人類幾乎無(wú)能為力,但干細(xì)胞技術(shù)的出現(xiàn)給這些疾病帶來(lái)了新的希望。肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS),俗稱“ALS”,是一種幾乎無(wú)法治愈的罕見(jiàn)疾病,但 iPSC 干細(xì)胞技術(shù)的出現(xiàn)似乎給它帶來(lái)了一線希望。
JNeurosci 上的研究顯示,科學(xué)家們使用 iPSC 技術(shù)在 ALS 患者中發(fā)現(xiàn)了一種可能的遺傳變異,這甚至可能成為治療該疾病的新靶點(diǎn)。這項(xiàng)研究為 ALS 的治療帶來(lái)了新的希望。
ALS 患者的 SYNGAP1 3'UTR 突變通過(guò) HNRNPK 的募集導(dǎo)致 SYNGAP1 剪接異常和樹(shù)突棘丟失。在另一名接受 MSCs 治療的 ALS 患者中進(jìn)行的一項(xiàng)臨床研究表明,與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物一樣,患者的疾病進(jìn)展速度減慢。
病例對(duì)照研究涉及 67 名接受沃頓神經(jīng)膠質(zhì)干細(xì)胞(WJ MSCs)治療的 ALS 患者。所有患者均接受了三次沃頓粘合劑(WJ)-MSC 的 IT 輸注。在整個(gè)研究人群中,31% 的患者觀察到疾病進(jìn)展放緩。對(duì) WJ-MSC 治療的早期反應(yīng)可以預(yù)測(cè) ALS 患者的預(yù)后和延長(zhǎng)生存期。
5. 干細(xì)胞與多發(fā)性硬化癥(MS)
MS 長(zhǎng)期以來(lái)被稱為“不死的癌癥”,其嚴(yán)重程度是顯而易見(jiàn)的。干細(xì)胞作為一種新興療法,正逐漸成為患者的新希望。在靈長(zhǎng)類動(dòng)物 MS 模型中 MSC 治療的一項(xiàng)研究中,發(fā)現(xiàn)鞘內(nèi)輸注 MSC 可以延緩 EAE 猴的神經(jīng)功能障礙和神經(jīng)元脫髓鞘。
臨床研究表明,IT 或 IVMSC 移植過(guò)程對(duì)患者來(lái)說(shuō)是可行、安全和可耐受的。通過(guò)擴(kuò)展殘疾狀態(tài)量表(EDSS)評(píng)估,一些患者表現(xiàn)出臨床穩(wěn)定或改善的跡象。
在瑞典,對(duì) 7 名多發(fā)性硬化癥患者進(jìn)行了一項(xiàng) I 期臨床研究。結(jié)果顯示,在臨床緩解期間接受自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植的患者中,86% 達(dá)到了穩(wěn)定的殘疾狀態(tài)。輸注后一周內(nèi)檢測(cè)到外周血中調(diào)節(jié)性 T 淋巴細(xì)胞比例的增加,表明 MSC 在 MS 患者中具有免疫耐受性。該研究還提出分析接受 MSC 治療的 MS 患者的主要結(jié)果,以使用 MRI 探索組織的微觀完整性。
6. 干細(xì)胞與脊髓小腦失調(diào)癥(SCA)
脊髓小腦障礙(SCA)是一種難以治愈的神經(jīng)退行性疾病。該研究評(píng)估了靜脈注射和鞘內(nèi)注射人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)治療 SCA 的安全性和可行性。
結(jié)果顯示,在治療后的 12 個(gè)月隨訪期間,沒(méi)有發(fā)生嚴(yán)重的移植不良事件,SCA 癥狀得到緩解。這為人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療 SCA 和其他遺傳性神經(jīng)疾病提供了一種新策略。
7. 干細(xì)胞與創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI)
當(dāng)頭部突然受到猛烈撞擊或搖晃時(shí),可能會(huì)發(fā)生創(chuàng)傷性腦損傷(TBI),腦震蕩是最常見(jiàn)的TBI 類型。
由于神經(jīng)可塑性,創(chuàng)傷性腦損傷的干細(xì)胞療法可以通過(guò)在整個(gè)生命過(guò)程中形成新的神經(jīng)連接來(lái)刺激神經(jīng)元自我重組。這種方法不僅可以產(chǎn)生新的細(xì)胞,還可以增強(qiáng)現(xiàn)有的神經(jīng)可塑性。
中國(guó)神經(jīng)修復(fù)學(xué)會(huì)(籌備委員會(huì);CANR)和國(guó)際神經(jīng)修復(fù)學(xué)會(huì)中國(guó)委員會(huì)(IANR)正式發(fā)布了《顱腦創(chuàng)傷臨床神經(jīng)修復(fù)治療指南2022版》。該指南明確指出,細(xì)胞治療的臨床試驗(yàn)被視為中重度創(chuàng)傷性腦損傷的I級(jí)證據(jù),這有助于提高基于細(xì)胞治療的神經(jīng)損傷修復(fù)的有效性,并在促進(jìn)創(chuàng)傷性腦損傷基礎(chǔ)和臨床研究方面發(fā)揮重要指導(dǎo)作用。
此外,國(guó)際期刊 International Journal of Oral Science 的一篇文章詳細(xì)介紹了干細(xì)胞治療 TBI 的潛在分子機(jī)制,證明了其緩解神經(jīng)炎癥、修復(fù)腦損傷的能力,并為 TBI 和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床干預(yù)提供了新的治療靶點(diǎn)。
研究表明,SHED EVs/miR-330-5p 靶向小膠質(zhì)細(xì)胞極化中 Ehmt2-H3K9me2 介導(dǎo)的 CXCL14 轉(zhuǎn)錄變化,用于治療創(chuàng)傷性腦損傷。
人類有許多類型的神經(jīng)系統(tǒng)疾病很難治愈,甚至無(wú)法治愈。干細(xì)胞具有組織再生和免疫調(diào)節(jié)的作用,是一種不同于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的創(chuàng)新療法。通過(guò)在人類細(xì)胞基因水平上解決疾病問(wèn)題,它們?cè)谥委熢S多疾病方面顯示出廣闊的前景。
隨著再生醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,在進(jìn)展緩慢的難治性和難治性疾病方面取得了新的突破。干細(xì)胞有望為治療更多神經(jīng)系統(tǒng)疾病帶來(lái)新的選擇。
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