干細胞治療缺血性腦卒中的臨床試驗

腦卒中在醫學中被稱為中風，是一種臨床上突發的腦部血液循環障礙性疾病，它包括缺血性腦卒中和出血性腦卒中。

最常見的是缺血性中風，約80%的中風屬于這種類型。缺血性腦卒中由腦血流阻斷而引起，阻斷的原因可以分為腦血管異常狹窄以及腦血管被血栓等堵塞。

另外20%左右的中風是出血性中風，常見于高血壓病人，血壓急劇升高，血管破裂，除了偏癱、言語障礙，常伴隨頭痛、惡心、嘔吐癥狀。

全球每五秒鐘就會發生1例腦卒中，我國每年發生腦卒中人數超過200萬，且逐年上升。

除了血栓切除術作為急性缺血性卒中治療藥物的迅速推廣應用外，很少有藥物能夠有效恢復其后遺癥。最近，干細胞療法被認為是一種很有前途的策略，可以在功能上促進缺血性中風的恢復。因此，多種細胞，包括骨髓單核細胞 (BMMNC) , 骨髓/脂肪來源的干/基質細胞 (BMSCs/ADMSCs) 、臍帶血細胞 (UCBC) 和造血干細胞、神經干細胞(?NSC?)?、嗅鞘細胞 (OEC) 和胎豬細胞已被探索為候選供體。

動物研究表明，此類細胞可能會改善腦卒中后的神經功能缺損，其中一些已在臨床試驗中進行了測試，并取得了一些有利的結果。然而，許多問題，例如需要開發最大限度地增強細胞療法對中風的影響的技術，仍未解決，需要澄清。這些問題與最佳細胞類型、細胞劑量、移植途徑和候選患者類型有關（圖1）。

除了科學方面的細化外，細胞療法還需要從商業角度進行評估，才能作為一種新的治療方法成功推廣。細胞療法需要以合理的成本實施良好生產規范 (GMP) 級生產方法來生產、保存和轉移細胞。在這里，作者回顧了干細胞相關神經恢復的潛在機制、臨床試驗的現狀以及利用細胞療法治療缺血性中風的未來前景。

干細胞治療缺血性腦中風的潛在機制

為闡明通過干細胞移植治療缺血性卒中的作用模式已經做出了廣泛的努力，導致發表了多篇描述性綜述。

簡而言之，已知移植細胞在缺血性中風的各個階段發揮多種神經和血管保護作用。移植的細胞不僅可以重組神經元網絡，還可以減少局部和全身炎癥，支持軸突再生和突觸發芽，并減少神經膠質疤痕。這些機制可以細分為兩種不同的類型：（i）細胞分化（細胞替代）；(ii) 旁分泌因子的分泌（旁觀者效應）。

細胞分化：細胞替代可以通過移植細胞分化為神經元或血管細胞來補償功能喪失，或通過神經元祖細胞的直接沉降和發育來實現。

干細胞的旁觀者效應：旁分泌因子的分泌是干細胞功能多能性的一個重要方面，其中這些細胞分泌各種營養因子，如細胞因子、趨化因子和外泌體，這些因子可以改善神經元損傷或再生新的神經元回路。除了促進抗炎和免疫調節作用外，這些因子還誘導抗凋亡作用并動員內源性干細胞 (NSC)/神經祖細胞 (NPC) 。這些因子通過直接滲透或細胞外囊泡 (EV) 釋放到周圍環境中，并通過脾臟和胸腺等外周免疫器官直接改善缺血性損傷并下調局部和全身炎癥。

干細胞治療缺血性腦卒中的臨床試驗

臨床試驗結果概述

試驗分為急性（卒中發病后一周內治療）、亞急性（發病后1周至6個月內治療）和慢性（發病后6個月內治療）。一些試驗包含多個治療時間點，并按手稿中列出的實際治療時間進行劃分（表1）。

表 1. 已發表的使用干細胞治療缺血性中風的臨床試驗。

參考編號	國家	細胞類型	細胞 來源	劑量	路線	移植 時機	接受治療的患者 人數（對照）	評估 方式	主要成果
急性
[ 16 ]	美國	自體	骨髓基質細胞核細胞	4–6 × 10 8	靜脈	1–3D	10	BI、MRS、NIHSS	顯示出良好的神經功能恢復
[ 25 ]	美國	同種異體	骨髓間充質干細胞	1.2×10 9	靜脈	1–2 日	65 (58)	mRS、NIHSS、BI	神經功能恢復（主要終點）沒有差異 ，但較早的時間（24-36小時） 可能有益
[ 35 ]	美國	同種異體	UCBC	1.2×10 6（CD34+）	靜脈	3-9D	10	磁共振成像，美國國立衛生研究院	安全的
[ 10 ]	巴西	自體	骨髓基質細胞核細胞	5–60 × 10 7	動脈	3–10 天	20	磁共振成像，美國國立衛生研究院	30%的患者表現出滿意的 臨床結果
[ 12 ]	西班牙	自體	骨髓基質細胞核細胞	1.6×10 8	動脈	5–9 日	10(10)	mRS、BI、NIHSS	神經功能無差異
[ 9 ]	巴西	自體	骨髓基質細胞核細胞	3×10 7	動脈	9D	1	SPECT	8小時時腦/肝/脾攝取
[ 32 ]	英國	自體	CD34+（骨髓）	1–3 × 10 6	動脈	1瓦	5	磁共振成像，美國國立衛生研究院	觀察到良好的恢復
[ 36 ]	中國	同種異體	UCBC & NPC	3×10 7（UC：IV）、1.5×10 7（UC：IT）、1.8×10 7（NPC：IT）	靜脈注射及鞘內或腦室內	1瓦	1	NIHSS、BI、mRS	顯示出一定程度的神經功能 恢復
亞急性
[ 13 ]	印度	自體	骨髓基質細胞核細胞	2–19 × 10 8	靜脈	2-4瓦	11	NIHSS、BI、mRS、PET	良好的結果大多 出現在早期治療組
[ 5 ]	印度	自體	骨髓基質細胞核細胞	5×10 7	靜脈	3-4米	1（3）	調頻、移動BI	安全的
[ 15 ]	巴西	自體	骨髓基質細胞核細胞	2–5 × 10 8	靜脈	1-3M	5	美國國立衛生研究院	大腦中的細胞稀缺（1%），與IV（7%）相比，IV （21%）在肺中顯示出較高的細胞分布
[ 14 ]	印度	自體	骨髓基質細胞核細胞	2.8×10e7	靜脈	18D	59(59)	BI、MRS、NIHSS、PET	與對照相比沒有顯著恢復
[ 20 ]	日本	自體	骨髓基質細胞核細胞	2.5–3.4×10 8	靜脈	7–10 天	12	mRS、NIHSS、SPECT、PET	與歷史對照相比，NIHSS（但不是 mRS、BI）恢復更好
[ 22 ]	韓國	自體	骨髓間充質干細胞	1×10 8	靜脈	1-2米	5 (25)	BI、MRS、NIHSS	細胞治療組的 神經功能恢復優于對照組
[ 28 ]	韓國	自體	骨髓間充質干細胞	1×10 8	靜脈	2M	16(36)	mRS，生存	五年內恢復更好，死亡率更低
[ 26 ]	日本	自體	骨髓間充質干細胞	0.8–1.5×10 8	靜脈	1–4M	12	美國國立衛生研究院	移植后恢復主要為 0-1W
[ 24 ]	中國	自體	骨髓間充質干細胞	3×10 8	靜脈	1M	12（6）	mRS、NIHSS、BI	與對照組相比沒有神經學差異
[ 27 ]	法國	自體	骨髓間充質干細胞	1 或 3 × 10 8	靜脈	1-2米	16(15)	NIHSS、MRS、BI	總體沒有變化，但運動功能評估顯示有所改善
[ 36 ]	中國	同種異體	UCBC & NPC	1.2×10 8（UC）	靜脈	2 & 3 M	2	NIHSS、BI、mRS	顯示出一定程度的神經功能恢復
[ 2 ]	巴西	自體	骨髓基質細胞核細胞	1–5 × 10 8	動脈	2-3M	6	SPECT	2小時后大腦中發現細胞，但24小時后未發現細胞
[ 3 ]	巴西	自體	骨髓基質細胞核細胞	1–5 × 10 8	動脈	2-3M	6	美國國立衛生研究院、SPECT	安全，但6名患者中有4名注射后24 小時看不到細胞
[ 15 ]	巴西	自體	骨髓基質細胞核細胞	1-5×10 8	動脈	1-3M	7	美國國立衛生研究院	腦細胞稀缺 (1%)，與IV (13%) 相比， IA (41%) 在肝臟中顯示出較高的細胞分布
[ 11 ]	埃及	自體	骨髓基質細胞核細胞	1×10 6	動脈	2-4瓦	21(18)	NIHSS、mRS、BI、	與對照組相比，IA 治療并未改善神經功能恢復
[ 8 ]	印度	自體	骨髓基質細胞核細胞	5×10 8	動脈	1-2瓦	10 (10)	BI、NIHSS、mRS	治療組恢復良好 （P=0.06）
[ 17 ]	美國	自體	BMMNC (ALD)	3×10 6	動脈	2-3瓦	29 (17)	mRS、NIHSS、BI	與對照相比無統計學差異
[ 34 ]	中國	同種異體	UCBC & NPC	2×10 7	動脈	11–22 日	3	太太	三分之二的 患者神經功能恢復
[ 42 ]	俄羅斯	同種異體	胎兒神經元細胞	2×10 8	鞘內或腦室內 (IT)	4M	1	卡諾夫斯基評分	細胞處理顯示 得分提高了33%
[ 36 ]	中國	同種異體	UCBC & NPC	3×10 7（UC：IV）、1.5×10 7（UC：IT）、1.8×10 7（NPC：IT）	靜脈及鞘內或腦室內	2瓦	1	NIHSS、BI、mRS	顯示出一定程度的神經功能恢復
慢性的
	印度	自體	骨髓基質細胞核細胞	6–7 × 10 7	靜脈	5-14米	20(20)	FM、mBI、阿什沃思	與對照相比無差異
[ 21 ]	印度	自體	骨髓基質細胞核細胞	5×10 7	靜脈	6-15米	11（9）	調頻、移動BI	mBI顯著改善，但 FM沒有顯著改善
[ 4 , 5 ]	印度	自體	骨髓間充質干細胞	5–6 × 10 7	靜脈	8-12米	6（6）	BI、FM、阿什沃思	與對照相比長達4年沒有顯著差異
[ 29 ]	美國	同種異體	BMSC（缺氧處理）	1×10 8	靜脈	7 M-25 Y	36	美國國立衛生研究院、BI	與基線相比觀察到顯著恢復
[ 7 ]	印度	自體	骨髓間充質干細胞/骨髓基質細胞	5-6×10 7	靜脈	3M-2Y	20(20)	調頻、移動BI	mBI顯著改善
[ 18 ]	印度	自體	骨髓基質細胞核細胞	6×10 7	鞘內或腦室內 (IT)	4 M-12 Y	14	FIM	顯示康復，但這項研究包括出血性中風
[ 37 ]	中國	自體	CD34+（外設）	1–3 × 10 7	鞘內或腦室內 (IT)	1–7 是	8	美國國立衛生研究院、BI	患者表現出康復，但這可能是由于自然病程所致
[ 42 ]	俄羅斯	同種異體	胎兒神經元細胞	2×10 8	鞘內或腦室內 (IT)	8M-1.5Y	6 (6)	卡諾夫斯基評分	細胞治療組表現出更好的恢復
[ 23 ]	美國	自體	ADSC（無培養）	ND	鞘內或腦室內 (IT)	1 是	1	ND	穩定的
[ 19 ]	古巴	自體	骨髓基質細胞核細胞	1–5 × 10 7	腦內 (IC) 途徑	3–5 歲	3	BI、NIHSS、SSS	與術前相比 發現恢復情況
[ 33 ]	臺灣	自體	CD34+（外設）	3–8 × 10 6	腦內 (IC) 途徑	6 M-5 Y	15(15)	NIHSS、ESS、MRS	統計上顯著的恢復
[ 30 , 31 ]	美國	同種異體	BMSC（基因修飾）	2.5、5、10×10 6	腦內 (IC) 途徑	7-36米	18	ESS、NIHSS、FM	觀察神經功能恢復（ESS、NIHSS、FM測試） 長達2年
[ 41 ]	美國	同種異體	胎兒神經元細胞	2 × 10 6 ( n = 8) 或 6 × 10 6 ( n = 4)	腦內 (IC) 途徑	7 M-5 Y	12	BI、ESS、NIHSS	6 x 10 6 的恢復效果優于 2 x 10 6
[ 39 ]	英國	同種異體	胎兒神經元細胞	2、5、10、20×10 6	腦內 (IC) 途徑	1–4 歲	11	NIHSS、BI、阿什沃斯	觀察到神經功能恢復（NIHSS 中位數為 2）
[ 43 ]	英國	同種異體	胎兒神經元細胞	2×10 7	腦內 (IC) 途徑	2M-1年	23	一只老鼠	上肢功能從基線恢復
[ 40 ]	美國	同種異體	胎兒神經元細胞	5、10×10 6	腦內 (IC) 途徑	1–6 歲	18（4）	ESS、NIHSS、FM、ARAT	神經功能恢復 （主要終點）沒有差異，但在一些測試中顯示部分恢復
[ 38 ]	中國	同種異體	OEC	1×10 6	腦內 (IC) 途徑	3Y	1	雙	言語和步態恢復
[ 38 ]	中國	同種異體	OEC & NPC	1×10 6和 2×10 6	腦內 (IC) 途徑	5年	1	雙	運動功能恢復
[ 44 ]	美國	異種的	Fetal Porcine cell	2×10 7	腦內 (IC) 途徑	1.5–10 歲	5	BI、RS、NIHSS	略有恢復，但2名患者出現 不良事件（癲癇發作和運動缺陷）
[ 38 ]	中國	同種異體	OEC & NPC	1×10 6和 2×10 6	腦內 (IC) 途徑與腦室內 (IT)(NPC)	1–20 歲	4	雙	步態恢復
[ 36 ]	中國	同種異體	UCBC& NPC	3×10 7（UC：IV）、1.5×10 7（UC：IT）、1.8×10 7（NPC：IT）	靜脈及鞘內或腦室內 (IT)	10月和2年	2	NIHSS、BI、mRS	顯示出一定程度的神經功能 恢復

自體BMMNCs占細胞的最大部分，其次是自體骨髓干/基質細胞。還使用少量其他來源的細胞，例如UCBC和脂肪來源的干細胞，或神經元祖細胞。細胞劑量差異很大，介于1×10⁶至1×10⁹之間，而移植途徑包括靜脈內 (IV)、動脈內 (IA)、鞘內或腦室內 (IT) 和腦內 (IC) 途徑。血管內途徑（IV和IA）似乎提供比IC移植更高的細胞數量（高達109個細胞）(圖2）。這是因為IC移植限制了可移植的細胞數量，以避免對大腦產生質量效應，而血管內移植則不會。IV移植似乎在急性至亞急性期更可取，而IC或IT移植大多在慢性期進行。

請注意，急性期首選靜脈移植，而慢性期首選腦內移植。

未來方向

雖然臨床試驗的結果很有希望，但還有其他因素，如監管部門的批準和廣泛使用干細胞治療缺血性中風的總體成本需要考慮。關鍵是要在生產的電池質量和所涉及的成本之間取得平衡，這兩個顯然相互矛盾的參數。

生產優質細胞（GMP級）

大多數臨床試驗，尤其是那些使用自體細胞的臨床試驗，完全在一家醫院內進行，細胞制備也在現場完成。一些臨床試驗提到了GMP級細胞生產，而其他的則沒有。

GMP是確保質量控制藥品生產以將風險降至最低的系統。它涵蓋了生產的各個方面，例如材料的處理和檢查，根據標準操作程序（SOP）生產藥品，藥品的適當包裝和交付管理。遵循 GMP既費時又費錢，但是，除非遵循GMP，否則這些細胞在許多國家都不符合藥物使用條件。問題在于每個國家都有自己的GMP要求。制藥公司需要滿足藥品生產所在國的要求。許多監管機構正在共同努力制定一套通用的藥物審批規則，該政策有助于未來更快地實現藥物開發和審批。

以低成本生產細胞

許多臨床試驗是作為面向研究人員的試驗執行的，政府或公共資金用于細胞生產。細胞制備可能非常昂貴，并且要將干細胞標準化作為標準治療方法，需要將成本降至最低。當前的細胞擴增程序需要經驗豐富的技術人員的專業知識。異基因干細胞適用于使用自動化細胞生產機器進行批量生產；然而，當涉及到自體干細胞時，需要創新技術，這種技術是按訂單生產的，難以適應自動化生產。

細胞物流是另一個關鍵問題。干細胞與普通的低分子藥物化合物的不同之處在于，干細胞的功效取決于活力，這意味著必須充分保存細胞。干細胞的冷凍和運輸在臨床試驗中經常采用，但冷凍保存的試劑中含有可能有毒的試劑DMSO，并且在極低溫（使用液氮）下運輸成本高。因此，以可承受的成本生產和轉移干細胞需要進一步優化。

結論

干細胞療法有望改善那些已達到急性期的缺血性中風患者的后遺癥，目前尚無經過證實的治療方法。臨床試驗的結果是有希望的，因為大多數用于干細胞移植的方法似乎是安全的。似乎在急性期首選靜脈內或動脈內移植，其目的是改善全身和局部炎癥，不需要細胞移植。或者，在慢性期優選腦內移植，其中細胞移植被認為是細胞治療的目標。

隨著再生醫學技術的發展，干細胞在腦卒中的恢復治療中取得了重大的進展。國內外研究證實干細胞治療腦卒中，能明顯改善患者的神經功能，提高生活自理能力，改善患者的生活質量。相信未來腦卒中問題能被解決！

參考資料：Kawabori, M.; Shichinohe, H.; Kuroda, S.; Houkin, K. Clinical Trials of Stem Cell Therapy for Cerebral Ischemic Stroke. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 7380. https://doi.org/10.3390/ijms21197380

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