回顧近年來干細胞療法在脊髓損傷的臨床案例

簡介：脊髓損傷 (SCI) 仍然是一種無法治愈、改變生活的神經系統疾病，導致全世界數百萬人永久喪失運動和感覺功能，并影響他們個人和社會生活的各個方面。在過去的二十年中，干細胞療法在各個醫學領域取得成功后，作為SCI的潛在治療方法在研究領域進行了研究。

近期，雅典KAT醫院醫學院在《Cureus》醫學雜志期刊上發表一篇關于干細胞療法在脊髓損傷方面進行的臨床試驗的文章，文章側重于介紹SCI的病理生理學、用于治療的不同干細胞療法的特點，以及這些療法在最近發表的臨床試驗中的結果。

如何讓干細胞療法安全以及有效地幫助脊髓損傷病人，這是科學家們正在做的事情。每一項臨床試驗進展，都是在為脊髓損傷的治療和康復做加法！

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。在大多數情況下，原因是車禍、跌倒、槍擊或醫療/手術并發癥造成的外傷。由于其原因的性質，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不斷老齡化的社會中，低能量創傷后老年人群中新發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導致永久性神經功能缺損，例如損傷水平以下的運動和感覺功能喪失以及自主神經功能障礙。

目前的臨床實踐側重于SCI部位的早期手術減壓和機械穩定，然后進行藥物干預，例如甲潑尼龍、尼莫地平、納洛酮等。在第一個關鍵階段之后，患者參與康復計劃以重新獲得功能和自主權。不幸的是，所有這些干預措施在神經保護、神經再生和功能恢復方面都表現不佳。這一失敗背后的原因在于脊髓損傷病理生理機制的復雜性，導致損傷部位的神經元環境受到不可逆的損傷。

在過去的幾十年中，干細胞療法已成為SCI領域非常有前途的解決方案。在不同物種的動物身上使用不同類型的干細胞進行了大量令人鼓舞的治療試驗后，涉及人類脊髓損傷的臨床試驗在本世紀第一個十年中期成為現實。本綜述闡述了SCI 的病理生理學、不同干細胞在脊髓修復中的可能作用機制，并介紹了PubMed在線圖書館最近五年發表的相關臨床試驗的基本特征和結果。

脊髓損傷的病理生理學

原發性和繼發性傷害

SCI病理生理學可分為兩個階段。第一種稱為原發性損傷，發生在機械力作用于脊髓時，導致神經元組織受壓、撕裂、牽拉或剪切，同時損傷血管和周圍組織。研究表明，原發性損傷幾乎從不完全破壞脊髓的解剖學連續性。

繼發性損傷又可進一步分為四個階段：即刻（傷后0-2小時）、急性（急性早期：2-48小時、亞急性：2天-2周）、中期（2周-6個月）、和慢性期（>6個月）。

第一個可檢測到的變化是脊髓普遍腫脹并伴有中央灰質出血。細胞膜的直接破壞和血管損傷引起的缺血導致細胞壞死性死亡，從而導致白質出血并產生可能延伸到許多脊柱節段的脊髓缺血。在此階段，腫瘤壞死因子-α (TNF-α) 和白細胞介素-1β (IL-1β) 等促炎細胞因子被上調，炎癥開始。離子失調、谷氨酸興奮性毒性和免疫神經毒性等次級過程加劇了軸突死亡。自由基介導的脂質過氧化作用導致軸突破壞。血脊髓屏障的破壞會誘發神經炎癥，進一步導致神經細胞死亡。

在亞急性期，病灶周圍的星形膠質細胞肥大、增殖，長出多個大的胞質突起。這些細胞質突起結合形成神經膠質瘢痕。

在隨后的中間階段，神經膠質瘢痕成熟。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年期間發表的使用干細胞治療脊髓損傷的臨床試驗。共有18項臨床試驗被納入本綜述。

臨床試驗中使用的干細胞治療脊髓損傷的概述

表1按細胞類型和發表年份總結了經過審查的臨床試驗。

作者	臨床試驗階段	細胞起源	細胞類型	劑量	給藥途徑	患者人數	AIS 分類或受傷程度	受傷時間（急性/亞急性/慢性期）	跟進	主要結果（功能改善/不良反應）
Honmou 等人2021	二期	自體的	BMSC（自動血清擴展）	84 ? 150 × 10 6	靜脈	13	AIS A：6，B：2，C：5	亞急性	6個月	AIS A→B（3/6 患者）、A→C（2/6）、B→C（1/2）、B→D（1/2）、C→D（5/5）。根據 ISCSCI-92 和 SCIM-III 量表的功能改進。
Phedy 等人。[24] 2019	案例報告	自體的	骨髓間充質干細胞	10 ? 17 × 10 6 (× 7 次)	鞘內 x1 靜脈 x6	1個	AIS A T12	慢性的	5年	AIS A→C。AIS 分數增加：10→30。L1 和 L2 神經支配肌肉的 MRC 評分增加：0/5→3/5。
Vaquero 等人。[25] 2018	二期	自體的	骨髓間充質干細胞	100 × 10 6  × 3 劑量	鞘內	11	A: 3, B: 4, C: 3, D: 1	慢性的	10個月	27% 的患者 AIS 得到改善。
Vaquero 等人。[26] 2018	二期	自體的	骨髓間充質干細胞	100 × 10 6	髓內	6個	A: 3, B: 2, D: 1	慢性的	6個月	2 例 AIS 改善。大便和膀胱功能得到改善。4 名患者的 NCS 結果有所改善。
瓜達拉哈拉[27] 2018	案例報告	自體的	骨髓間充質干細胞	300 × 10 6  × 3 劑（1 次/月）	鞘內	1個	AIS A T12	慢性的	6個月	改善功能，尤其是 Krogh 的神經源性腸功能障礙量表。
Vaquero 等[28] 2017	二期	自體的	骨髓間充質干細胞	30 × 10 6  × 4 劑量	鞘內	10	頸椎、胸椎、腰椎	慢性的	12個月	AIS 改進。運動和感覺得分得到改善。
鄧等。[29] 2020	第一階段	同種異體	UCMSC+ 腳手架	40 × 10 6 (膠原支架)	髓內	20	AIS A 頸椎病	急性	12個月	AIS A→B（9 名患者），AIS A→C（2 名患者）。提高 ADL 分數。改善腸道和膀胱功能。
楊等。[30] 2020	第一/二期	同種異體	加州大學醫學中心	1×10 6 /kg（×4次）	鞘內	41	C1-C7：24，T1-T9：7，T10-L1：10	亞急性或慢性	12個月	AIS 和 IANR-SCIRFS 分數的統計增加。減少肌肉痙攣。無嚴重不良反應。
肖等。[31] 2018	第一階段	同種異體	UCMSC+ 腳手架	40 × 10 6	髓內	2個	AIS A C4, T11	急性	12個月	兩名患者的 AIS A→C。
阿爾布等。[32] 2020	I/IIa期	同種異體	WJ-MSC	10 × 10 6	鞘內	10	T3-T11	慢性的	6個月	與安慰劑組相比，針刺感顯著改善。運動功能、獨立性、QoL、SEP、MEP、痙攣或腸功能沒有變化。
柯特等人。[33] 2020	I/IIa期	同種異體（干細胞公司）	huCNS-SC?	20 × 10 6	髓內	12	A: 7, B: 5 (T2-T11)	亞急性或慢性	6年	12 名患者中有 5 名感覺得到改善。沒有觀察到運動改善。
列維等。[34] 2019	第一/二期	同種異體（干細胞公司）	huCNS-SC?	15 + 30 + 40 × 10 6 (Coh.I) 40 × 10 6 (Coh.II)	髓內	17 隊列 I：6，隊列 II：11 6/11 監測	AIS A、B 頸椎	亞急性或慢性	12個月	申辦者提前終止試驗。UEMS 分數的提高。無不良影響。
列維等。[35] 2018	第一/二期	同種異體（干細胞公司）	huCNS-SC?	15 – 40 × 10 6	髓內	29	頸椎：17（隊列 I：6，隊列 II：11）胸椎：12	亞急性	長達 56 個月	AIS 運動評分的改善。頸椎組 15 例嚴重不良反應，胸椎組 4 例。
柯蒂斯等人[36] 2018	第一階段	同種異體（Seneca Biopharma）	NSI-566?	6 次注射（平均數）	髓內	4個	AIS 胸部	慢性的	60個月	改進的 AIS 分數、神經學水平和 EMG 結果。QoL 沒有改善。無嚴重不良反應。
扎馬尼等人[37] 2022	第一階段	自體的	OEC+ 骨髓基質干細胞	15 × 10 6 , OEC/BMSC = 1/1	鞘內	3個	自動識別系統	慢性的	24個月	AIS A→B：SCIM 提高 1 點和 6 點。輕微的不良反應。
甘特等人。[38]2021	第一階段	自體（腓腸神經）	SC	50 ? 200 × 10 6（取決于患者的囊腫體積）	髓內	8個	頸椎：4 胸椎：4	慢性的	5年	1例患者神經功能水平提高1級。所有胸部病變患者和 2 名頸部病變患者的感覺評分均有改善。
安德森等人[39] 2017	第一階段	自體（腓腸神經）	SC	5、10 或 15 × 10 6	髓內	6個	胸椎	亞急性	12個月	AIS A→B:1。FIM 和 SCIM III 分數的提高。無不良影響。
斯米爾諾夫等[40] 2022	I/IIa期	同種異體	華僑銀行	14.8 × 10 6 /kg（4次輸注的總細胞數）	靜脈	10	A: 6, B: 4	急性（受傷后 3 天內）	12個月	沒有與治療相關的嚴重不良反應。AIS A→C：3，AIS B→D：2，AIS B→E：2，AIS A→D：1

都有哪些干細胞用來治療脊髓損傷？

間充質干細胞治療脊髓損傷的臨床試驗

間充質細胞是多能祖細胞，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。它們的使用不會引起倫理問題。此外，它們具有低致瘤性和免疫反應性。它們被認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、抗炎因子和細胞因子。因此，它們的作用被認為具有抗細胞凋亡、神經營養、神經保護和免疫調節作用。

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

在文獻檢索中確定了六項使用BMSC的臨床試驗。其中四個處于第二階段，其中兩個已作為案例研究發表。共有42名患者接受了此類干細胞治療。在四項研究中，給藥是鞘內給藥，在一項研究中是靜脈內給藥，而在另一項研究中，細胞是通過靜脈內和鞘內方法相結合的方式輸送的。在42名患者中，13名在移植時處于亞急性損傷階段，其余處于慢性階段。

日本札幌醫科大學醫學院前沿醫學研究所神經再生醫學系，Honmou等人在2021年用自體骨髓間充質干細胞治療了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。細胞在自體血清中擴增，劑量在84到1.5億個細胞之間。有一次靜脈注射細胞，對患者進行了六個月的隨訪。

結果很有希望，顯示7名患者的AIS分類以及根據ISCSCI-92和SCIMIII量表的功能活動有所改善。

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

在這篇綜述中，確定了三項使用UCMSCs的臨床試驗。在其中兩個中，UCMSCs與支架相結合。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，并可能引導新組織的生長。在這些臨床試驗中，63名患者參與了脊髓損傷的急性、亞急性或慢性階段。

2020年，甘肅中醫藥大學中西醫結合學院鄧等研究人員移植髓內4000萬細胞聯合膠原支架治療20例頸椎損傷（AIS A）。該支架由牛腱膜制成，并接種了4000萬個UCMSC。患者接受了移植并接受了12個月的隨訪。對照組接受常規治療（感染預防和支持治療）。

12個月后，九名移植患者從AIS A轉變為B，兩名從AIS A轉變為C。與對照組相比，ADL評分和腸/膀胱管理也有所改善。

2020年，中山大學第三附屬醫院脊柱外科楊等人發表了I/II期臨床試驗的結果。總共包括41名患有亞急性或慢性損傷的患者。他們接受了四次鞘內注射，每次注射一百萬個UCMSC，并接受了12個月的監測。沒有記錄到不良反應。

結果顯示AIS和IANR-SCIRFS評分增加，肌肉痙攣減少。

2018年，中國武警后勤大學附屬醫院神經外科與神經內科醫院和戴建武等人在兩名急性SCI患者 (AIS A) 中移植了4000萬個UCMSCs聯合NeuroRegen膠原支架。支架由牛腱膜制成。對患者進行了六個月的隨訪。

隨訪結束時，兩名患者均已從AIS A轉為C，且未記錄到不良反應。

臍帶沃頓-果凍間充質干細胞：沃頓膠是臍帶內的一種凝膠狀物質，可隔離血管。可以提取和培養Wharton-Jelly間充質干細胞 (WJ-MSC)。它們產生多種神經營養因子，并且由于釋放顯著水平的NGF、bFGF和GDNF，可以促進神經發生和血管發生。已經在動物身上證明，反復輸注WJ-MSC可以減少膠質瘢痕，并且可以引起脊髓再生。

2021年，西班牙巴塞羅那自治大學阿爾布等在I/II期、RCT、安慰劑對照臨床試驗中使用WJ-MSCs治療10名慢性SCI (T3-T11) 患者。患者通過鞘內遞送接受細胞，并隨訪六個月。

在隨訪結束時，與安慰劑組相比，針刺感明顯改善，而運動功能、獨立性測量、QoL、SEP、MEP、痙攣或腸功能沒有變化。神經干細胞治療脊髓損傷的臨床試驗

神經干細胞 (NSC) 具有分化成膠質細胞、神經元和星形膠質細胞的能力。它們位于海馬齒狀回、側腦室和脊髓中央管。研究表明，神經干細胞分泌生長因子，幫助受損細胞存活。它們增強少突膠質細胞分化，從而在髓鞘再生中提供支持作用。它們還可以增強神經分化、替換壞死的神經元、在灰質中形成突觸并恢復功能。最后，它們充當屏障，防止初始病變區域擴大。

人類中樞神經系統干細胞和NSI-566?

HuCNS-SCs?是源自胎兒腦的人中樞神經系統干細胞祖細胞群。它們通過表面標記表達純化、擴增，然后儲存。HuCNS-SCs?已顯示出神經保護能力，與胚胎干細胞相比，它們具有非致瘤性優勢。幾項使用HuCNS-SC治療Pelizaeus-Merzbacher病、年齡相關性黃斑變性 (AMD) 和神經元蠟樣脂褐質沉著癥的臨床試驗已經完成，沒有安全問題，移植細胞的存活率很高。

NSI-566?是一種人脊髓來源的神經干細胞系，源自八周大的流產胎兒的脊髓。它們已用于治療ALS的臨床試驗。當注入脊髓時，它們會分化成神經元，支持受損的ALS運動神經元，并形成連接。它們的有益作用在于分泌多種神經營養因子。

自2017年初以來，已經確定了四項使用源自人類胎兒CNS的神經祖細胞的臨床試驗。其中三名患者接受了HuCNS-SC?治療，一項臨床試驗使用了NSI-566?。共有62名患者接受了髓間細胞。

2018年，美國加州大學圣地亞哥分校神經外科系柯蒂斯等人發表了一項I期臨床試驗的結果，該試驗的四名慢性胸椎AISA SCI患者平均接受了六次NSI-566?髓間注射。

對患者進行了60個月的監測，結果令人鼓舞，顯示兩名患者的神經水平（T8→T10和T5→T7）和AIS運動和感覺評分有所改善，其中三名患者的EMG結果有所改善，但無顯著差異在生活質量。磁共振成像 (MRI) 和擴散張量成像 (DTI) 顯示沒有可見的形態學變化，也沒有注意到不良反應。

2020年，瑞士蘇黎世巴爾格里斯特大學醫院柯特等人2020年在I/IIa期臨床試驗中使用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2000萬個髓間細胞的單次劑量，并接受了六年的監測。

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

使用人臍帶血細胞 (HUCBC) 是有利的，因為它易于獲取且采集過程無創。人臍帶血含有大量造血干細胞 (HSC)，能夠產生紅系和髓系祖細胞集落。具體而言，人臍帶血單核祖細胞（HUCBC）的增殖能力遠高于骨髓中的同類細胞。它們表現出免疫耐受性，對人類白細胞抗原錯配的反應性較低，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譜系，表現出抗細胞凋亡作用，誘導血管生成和軸突髓鞘再生，并表達多種生長因子。

2022年，俄羅斯聯邦NV Sklifosovsky急救護理研究所Smirnov等人發表了一項I/IIa期臨床試驗的結果，該試驗使用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，對每位患者進行了四次注射。參與者被跟蹤了12個月。

沒有報告與細胞療法相關的不良反應。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

脊髓損傷的干細胞療法仍處于起步階段。每項臨床試驗都提供了研究領域的豐富知識。目前主要問題是除了使用的干細胞類型外，在首選給藥途徑、每劑細胞數、劑量數和移植時間方面存在很大的異質性。這樣，各種試驗結果就很難進行比較。

結論

基于干細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揮重要作用。更深入地了解脊髓損傷的病理生理機制似乎對于開發比已經研究的治療方法更有效的治療方法至關重要。還需要解決幾個問題，如各種干細胞的倫理問題、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大、設計更完善的I期和II期臨床試驗，這些試驗將引領未來幾年的第一個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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