1、干細胞分類

干細胞根據(jù)細胞來源和細胞發(fā)育階段，可以分為胚胎干細胞（ESC）和成體干細胞（ASC）。根據(jù)分化潛能，可分為全能干細胞（TSC）、多能干細胞（HSC）和專能干細胞（USC）。2006年，Shinya Yamanka發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)多能干細胞（iPSC），iPSC排除了倫理學(xué)爭論，可以從患者自身的細胞產(chǎn)生，但在將iPSCs衍生的細胞應(yīng)用于細胞治療之前，仍然需要解決許多挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括檢測和去除未完全誘導(dǎo)分化的細胞，解決產(chǎn)生的細胞中的基因組和表觀遺傳學(xué)的改變以及克服移植時可能出現(xiàn)的致瘤性等。

圖1 干細胞來源及可分離增殖的細胞

（圖片來源：doi: 10.1111/cns.13247）

2、臨床進展

近幾年干細胞基礎(chǔ)及臨床試驗發(fā)展火熱，迄今為止，世衛(wèi)組織國際臨床試驗注冊處已注冊了超過3,000項涉及使用成體干細胞的臨床試驗，III期臨床試驗及以上262個。適應(yīng)癥涉及神經(jīng)性疾病、心血管疾病、糖尿病、血液病和癌癥等多個不同領(lǐng)域。截止目前，CDE已受理14項干細胞治療臨床試驗的申請，10項已通過默示。全球已上市16種干細胞治療產(chǎn)品。

表1全球已上市干細胞產(chǎn)品

數(shù)據(jù)來源：藥渡咨詢整理分析

3、干細胞治療在中樞神經(jīng)性疾病上的進展

神經(jīng)系統(tǒng)疾病包括一系列不同的中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，它們的治療選擇范圍有限，與其他治療領(lǐng)域相比，改進治療的藥物批準(zhǔn)率仍然較低。干細胞療法給神經(jīng)性疾病治療提供了希望,迄今為止，已有超過200項應(yīng)用各種干細胞方法治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床研究被注冊，主要為多發(fā)性硬化癥、中風(fēng)、帕金森和脊髓損傷。

干細胞在中樞神經(jīng)性疾病治療上有多種治療潛力，可以通過幾種途徑進行神經(jīng)損傷修復(fù)（圖2）：a.移植的干細胞可以遷移到損傷的神經(jīng)部位，通過細胞替代作用更換機體已經(jīng)死亡或受損傷的神經(jīng)細胞，修復(fù)受損神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；b.移植的干細胞可以分泌大量神經(jīng)細胞活性生長因子和營養(yǎng)因子，激活神經(jīng)細胞，促進新細胞的再生和重建；分泌血管生成因子，促進病變部位血管生成；c.可進行免疫調(diào)節(jié)，干細胞可以調(diào)節(jié)免疫細胞到達病理部位的數(shù)量并且分泌不同水平的細胞因子相互影響，起到抗炎的保護作用；

圖2 干細胞和治療神經(jīng)性疾病機理

（圖片來源：doi:10.7196/SAMJ.2019.v109i8b.14009）

3.1干細胞治療帕金森疾病

目前，應(yīng)用于帕金森病臨床治療研究的干細胞主要有神經(jīng)干細胞、胚胎干細胞、間充質(zhì)干細胞和誘導(dǎo)多能干細胞等，但目前大部分學(xué)者認為iPSC為PD最有前景的干細胞選擇。在2018年8月，日本京都大學(xué)團隊被批準(zhǔn)了首個使用iPSC治療PD的臨床試驗，該試驗招募了7名患有中度PD的患者，使用同種異體的iPSC產(chǎn)生多巴胺能祖細胞，然后通過特殊裝置將其手術(shù)移植到患者的大腦中，同時給予免疫抑制劑藥物以避免免疫排斥反應(yīng)，截至目前試驗初步結(jié)果表明該治療的安全性，研究人員表示，如果這項試驗順利進行，根據(jù)日本的再生藥物快速審批制度，最早在2023年該藥物就可以出售給患者。國內(nèi)截止目前未查及使用iPSC的臨床試驗，已發(fā)生的試驗大多使用臍帶間充質(zhì)干細胞和自體骨髓干細胞。

在clinical trials上搜索“stem celltherapy”及“Parkinson’s Disease”,可搜集23個臨床試驗，多數(shù)處于臨床I/II期階段，一個處于臨床II/III期階段，該試驗為蘇州大學(xué)第二附屬醫(yī)院的神經(jīng)干細胞試驗，采用鼻腔給藥，暫未查及臨床結(jié)果。[1]

3.2 肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥（ALS）

肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）是一種進行性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，可攻擊大腦皮質(zhì)、腦干和脊髓神經(jīng)細胞。治療ALS的第一個嘗試是通過在小鼠模型中移植MSC，該試驗結(jié)果證明干細胞治療ALS是有希望的，將干細胞注射到小鼠脊髓中可以延遲ALS的發(fā)生，提高生存率。Neuronata-R于2014年7月被韓國食品與藥品安全部獲準(zhǔn)上市，并于2015年2月投放市場，但至今未開展三期臨床試驗。目前在進行的臨床試驗幾乎都為基于安全性的研究，尚未有證明有效性的臨床最終試驗結(jié)果。值得注意的一點是，盡管臨床前研究報告說，來自未患病個體的細胞要優(yōu)于ALS患者的細胞，但大多數(shù)臨床試驗都采用了自體移植，這可能解釋了ALS缺乏優(yōu)秀有效性數(shù)據(jù)的問題。

在clinical trials上搜索“stem celltherapy”及“ALS”，可查及25個正在進行的臨床試驗，其中進展最快的為NurOwn® (MSC-NTF)，處于臨床III期。

3.3 中風(fēng)

目前，中風(fēng)是細胞治療中最受檢查的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病之一。在ClinicalTrials.gov上搜索“stroke”，“brain”和“transplantation”后，可查及45項臨床試驗。在近70％的試驗中，使用了MSC或相關(guān)細胞。中風(fēng)患者的包括中樞神經(jīng)元，星形膠質(zhì)細胞，少突膠質(zhì)細胞和其他細胞在內(nèi)的多種細胞在中風(fēng)發(fā)作后突然死亡，并且隨后可發(fā)生繼發(fā)性損傷導(dǎo)致更多的細胞變性。因此中風(fēng)的恢復(fù)與PD的不同之處在于需要再生多種類型的細胞，細胞間的相互作用被視作再生的關(guān)鍵，在現(xiàn)有情況下高質(zhì)量且持續(xù)的細胞再生非常困難，并且阻止神經(jīng)元-膠質(zhì)細胞-血管單位死亡的目標(biāo)對于設(shè)計干細胞治療的再生醫(yī)學(xué)至關(guān)重要。

MSC已經(jīng)顯示出在再生神經(jīng)元-膠質(zhì)細胞-血管單位方面再生的希望。MSC治療中風(fēng)的優(yōu)點是a.可從骨髓中快速分離，b.在培養(yǎng)物中高效擴增,c.在培養(yǎng)物中易于維護，d.即使在中風(fēng)的急性期也適合自體移植，以及e.神經(jīng)營養(yǎng)作用。MSC的治療作用可能是多種再生機制共同作用，包括血管生成，抗炎，抗凋亡，神經(jīng)細胞再生以及細胞遷移和分化。

MSC已成為許多中風(fēng)臨床研究的重點，在血液病安全性方面的過往試驗以及大量臨床前中風(fēng)研究證明其安全性和有效性。MSC細胞的遞送途徑包括腦內(nèi)，動脈內(nèi)或靜脈內(nèi)，腦內(nèi)途徑可能是最有效的，但也是最具侵襲性的，而靜脈內(nèi)途徑可能是侵襲性最小但到達目標(biāo)區(qū)域細胞最少的，動脈內(nèi)途徑位于兩者之間，根據(jù)患者中風(fēng)程度的差異給藥途徑需進行選擇和優(yōu)化。

2005年，全球首次對缺血性中風(fēng)患者進行了靜脈內(nèi)自體MSC的I期研究。2014年，發(fā)表了第一項對缺血性中風(fēng)患者進行異體MSC靜脈內(nèi)給藥的II期臨床試驗，在這項研究中，報告了缺血性中風(fēng)患者靜脈注射異體MSC的治療效果。在一項使用動脈內(nèi)同種異體MSC給藥的研究中，40％接受干細胞治療的中風(fēng)患者在發(fā)病后3-7天內(nèi)表現(xiàn)出良好的臨床效果。目前日本也正在進行一些干細胞治療中風(fēng)的臨床試驗，例如Shichinohe報道了他們中風(fēng)亞急性期的自體MSCs的腦內(nèi)給藥方案。[3]

4、干細胞治療神經(jīng)性疾病上的困難

4.1 如何增強干細胞療法的療效

干細胞治療被認為是治療神經(jīng)性疾病的最有希望的治療方法，但是必須要優(yōu)化干細胞的治療潛力，包括增強干細胞的分化，遷移或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形成，這些都是中樞神經(jīng)系統(tǒng)再生的關(guān)鍵指標(biāo)。電刺激成為一種更重要方式，試驗證明電刺激可觸發(fā)腦卒中大鼠腦內(nèi)移植的間充質(zhì)基質(zhì)細胞通過趨化因子SDF-1α進行信號傳導(dǎo)，增強海馬體中的神經(jīng)細胞再生，此外，電刺激可改善突觸的形成，從而促進干細胞療法的治療效果，并提示組合療法的潛力。

4.2 細胞療法的安全性

自體患者來源的細胞可以通過倫理審查；另一方面對成體細胞進行基因改造，進行干細胞擴增有可能會導(dǎo)致細胞繁殖不受控制，潛在風(fēng)險的可控性成為重要挑戰(zhàn)。但是不對患者來源的細胞進行編輯，又很大可能會限制其生存能力和治療潛力。使用健康的供體進行同種異體移植可以避免上述問題，但是這些細胞具有免疫排斥的風(fēng)險。因此干細胞治療需要消除不確定的細胞分化及繁殖因素，除去有致瘤風(fēng)險的細胞，并純化分化的細胞。

4.3 iPSC的倫理道德風(fēng)險

作為自體干細胞的iPS細胞已成為一種有吸引力的移植細胞來源。將iPS過渡到臨床應(yīng)用，減少將這些細胞分化為所需的細胞的時間以及建立、維護和使用用于治療目的的iPS細胞培養(yǎng)相關(guān)的成本是關(guān)鍵。當(dāng)使用iPSC分化的神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細胞或星形膠質(zhì)細胞作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的細胞產(chǎn)物時，增殖的差異、分化的非同質(zhì)性和不同的遺傳背景都是技術(shù)方面的障礙。

據(jù)報道，PD患者iPSC源性多巴胺能神經(jīng)元的基因表達與原代多巴胺能神經(jīng)元有顯著差異。最后，與異體健康供者來源的iPSC相比，自體患者來源的iPSC的基因改變、對藥物的反應(yīng)和細胞年齡限制了其治療潛力。iPSC目前也面臨著致瘤性的問題且面臨著倫理爭議，這涉及到它們無限的分化能力，人們擔(dān)心這些細胞有朝一日可能應(yīng)用于人類克隆。

4.4 干細胞治療試驗評估

目前的臨床試驗使用了不同的方法評判干細胞治療安全性和有效性，臨床試驗設(shè)計的差異使得比較研究之間的結(jié)果變得困難。干細胞的質(zhì)量評估缺乏一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。[4]

5、總結(jié)

干細胞治療正日益成為可行的治療方式，盡管面臨著許多挑戰(zhàn)，但隨著每一項研究的開展，干細胞應(yīng)用的可能性都在增加。目前，干細胞治療在神經(jīng)退行性疾病和黃斑變性上進展迅速。誘導(dǎo)多能干細胞正應(yīng)用于干細胞研究領(lǐng)域，有無限可能可以使用患者自己的細胞治療疾病。利用間充質(zhì)干細胞再生牙齒和牙周組織已經(jīng)進入診所，很快將成為一種有效的治療方法。目前全球都在努力建立監(jiān)管準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)，以確?；颊叩陌踩?。在不久的將來，干細胞療法將對人類健康產(chǎn)生重大影響。

參考文獻

1. Alessandrini M, Preynat-Seauve O, De Bruin K, Pepper MS. Stem cell therapy for neurological disorders. S Afr Med J.2019;109(8b):70-77. Published 2019 Sep 10. doi:10.7196/SAMJ.2019.v109i8b.14009

2. Brown C, McKee C, Bakshi S, et al. Mesenchymal stem cells: Cell therapy and regeneration potential. J Tissue Eng Regen Med. 2019;13(9):1738-1755. doi:10.1002/term.2914

3. Yasuhara T, Kawauchi S, Kin K, et al. Cell therapy for central nervous system disorders: Current obstacles to progress. CNS Neurosci Ther. 2020;26(6):595-602. doi:10.1111/cns.13247

4. Aly RM. Current state of stem cell-based therapies: an overview. Stem Cell Investig. 2020;7:8.Published 2020 May 15. doi:10.21037/sci-2020-001