缺血性腦卒中細胞移植治療的臨床研究進展

張芮瑞綜述， 付 錦審校

缺血性腦卒中(ischemic stroke,IS)是全球范圍內(nèi)導致患者死亡和殘疾的主要原因，目前針對IS最有效的治療措施是急性期進行靜脈溶栓、血管內(nèi)治療從而恢復血流，但這兩種治療手段都受到了時間窗的限制[1]。后續(xù)的抗血小板、抗凝和降纖治療可以一定程度上降低患者病死率及致殘率，但也存在出血風險?？祻童煼ㄓ兄诠δ芑謴停Ч麜S時間推移而減弱[2]?，F(xiàn)階段臨床中，亟需一種不受時間窗限制的治療手段，最大程度改善IS患者的神經(jīng)功能。細胞移植治療時間窗更長，適用范圍更廣，同時可以與其他康復手段相結(jié)合，改善IS患者的神經(jīng)功能損傷。近年來，已有多種細胞投入臨床實驗，本文就不同細胞移植治療IS的臨床研究進展加以綜述。

1 不同細胞類型治療IS的臨床研究

1.1 神經(jīng)干細胞 臨床前研究表明，外源性神經(jīng)干細胞(NSCs)移植可替代受損細胞，還可通過與宿主的通信作用影響細胞因子的分泌，調(diào)節(jié)免疫反應，從而促進腦卒中后的神經(jīng)系統(tǒng)功能恢復[3]。NSI-566是一種來源于人類胎兒脊髓的穩(wěn)定神經(jīng)干細胞系。一項單中心I期研究[4]評估了NSI-566腦內(nèi)移植治療慢性運動性IS所致偏癱的可行性和安全性。實驗共納入9例患者，將其分為A、B、C 3組，分別接受1.2×107、2.4×107和7.2×1073種不同劑量治療，觀察治療后患者的運動功能改善，神經(jīng)功能評分及影像學改變。在1 y的隨訪中，3組患者的Fugl-Meyer運動評分平均提高了16分，mRS評分平均降低了0.8分，NIHSS評分平均降低了3.1分。MRI中T1WI顯示，干細胞植入?yún)^(qū)有神經(jīng)組織新生的表現(xiàn)。3組患者間有效性沒有明顯差異，最大劑量的C組耐受性良好，與其余兩組相比沒有更多的安全問題。實驗結(jié)果表明，腦內(nèi)NSCs治療對于穩(wěn)定期IS患者是有效、安全的，不同劑量間沒有明顯的有效性、耐受性差異。

臨床前研究發(fā)現(xiàn)移植來源于早期胎兒皮質(zhì)的CTX0E03細胞可促進IS大鼠模型的紋狀體血管生成，改善神經(jīng)功能[5]。一項名為PISCES的實驗是首次針對CTX0E03治療IS安全性和耐受性的臨床研究[6]，該研究共納入11例IS后6～60個月的男性患者，隨機分為4組，分別接受2×106、5×106、10×106、2×107劑量的CTX0E03細胞單次腦內(nèi)立體定向治療，觀察患者治療后12個月的神經(jīng)功能。隨訪中發(fā)現(xiàn)，11例患者的NIHSS評分和Barthel指數(shù)均有顯著改善，沒有明顯的不良反應。MRI結(jié)果顯示，5例患者的針徑周圍T2WI、FLAIR可見高信號，原因可能包括局部炎癥、移植物-宿主反應、膠質(zhì)增生或髓鞘形成障礙。隨后，在PISCES Ⅱ?qū)嶒炛衃7]，23例患者在卒中后2 ～ 12個月將2×107劑量的CTX0E03細胞立體定向注入殼核內(nèi)治療。在隨訪的1 y內(nèi)，15例患者在1個或多個臨床量表上表現(xiàn)出改善，沒有發(fā)現(xiàn)與細胞治療相關(guān)的不良反應。PISCES Ⅲ是一項正在開展的2b期研究，探究CTX細胞治療慢性IS患者的安全性和有效性。計劃納入110例IS發(fā)病后6個月的患者，將2×107劑量的CTX細胞立體定位植入梗死區(qū)同側(cè)殼核，主要觀察結(jié)果是給藥后6個月、12個月的mRS評分變化，結(jié)果有待公布。以上幾項實驗可以得出，NSCs在腦內(nèi)靶向移植治療中發(fā)揮了強大、持久的再生替代作用，在1 y的隨訪期中患者神經(jīng)功能逐漸恢復，影像學也發(fā)現(xiàn)了新生組織的表現(xiàn)。腦內(nèi)給藥能夠確保移植細胞與缺血損傷部位相鄰，更有利于細胞的存活和傳遞[8]，對改善IS患者的遠期預后有很大的潛力。

1.2 骨髓間充質(zhì)干細胞 骨髓間充質(zhì)干細胞(BMSCs)是從骨髓中分離出的一種紡錘形克隆細胞，該細胞在體內(nèi)易于獲得，同時能在體外大量擴增[9]。已有臨床前及臨床研究證明了BMSCs移植治療IS的安全性和有效性[10～13]，但樣本量較少，仍需進一步研究。SB623細胞是一種改良的BMSCs，通過瞬時轉(zhuǎn)染含有人類Notch-1胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的質(zhì)粒而產(chǎn)生。Gary K等人的實驗中[14,15]，納入18例IS患者接受異體基因修飾的SB623治療。以壞死區(qū)域周圍為靶區(qū)，使用磁共振成像立體定向技術(shù)植入SB623細胞，觀察患者的臨床癥狀、影像學改變及不良反應。隨訪發(fā)現(xiàn)，患者神經(jīng)功能評分從細胞治療1個月時開始改善，在治療后2 y內(nèi)持續(xù)好轉(zhuǎn)。影像學檢查顯示，18例患者中有13例(72.2%)運動前皮質(zhì)或其周圍病灶面積減小。實驗中未發(fā)現(xiàn)SB623細胞存在致敏作用及其他相關(guān)并發(fā)癥?？傮w來說，SB623細胞移植治療IS安全有效，且耐受性良好。美國加利福尼亞大學進行的一項靜脈輸注同種異體BMSCs治療IS的臨床實驗[16]于2019年發(fā)表。基于劑量遞增研究，給予21例受試者劑量為1.5×106/kg的耐缺血BMSCs，觀察患者神經(jīng)功能改善。在細胞治療后6個月、1 y的隨訪中，患者各神經(jīng)功能評分均有顯著、穩(wěn)定改善。僅有2例患者出現(xiàn)與治療相關(guān)的輕微不良反應(尿路感染、靜脈注射部位刺激性疼痛)，對癥治療后完全恢復。證明同種異體BMSCs靜脈治療可以安全、穩(wěn)定地改善患者預后。2020年，法國格勒諾布爾大學完成了一項名為ISIS-HERMES的單中心隨機對照實驗[17]，評估了靜脈內(nèi)自體BMSCs移植治療亞急性期IS的可行性、安全性和有效性，實驗組為16例接受BMSCs治療的患者，對照組為15例單純接受康復治療的患者，觀察兩組患者神經(jīng)功能改善、影像學改變和不良反應的發(fā)生率，隨訪周期為2 y。結(jié)果表明，接受BMSCs治療的患者運動相關(guān)神經(jīng)功能評分顯著改善。實驗還測量了與被動手腕運動相關(guān)的運動皮質(zhì)fMRI活動，與對照組相比，治療組4a和4p亞組的運動皮質(zhì)活動顯著增加。綜上，BMSCs腦內(nèi)移植和靜脈移植治療均對IS患者的神經(jīng)功能改善有顯著作用，以上實驗大多在IS患者發(fā)病1個月以后給藥，在給藥2 y內(nèi)神經(jīng)功能缺損仍有持續(xù)、顯著的改善，以運動系統(tǒng)癥狀改善更為明顯。

1.3 骨髓單核細胞 骨髓單核細胞(BMMNCs)是源于骨髓的一組異質(zhì)性細胞，臨床前研究表明，自體BMMNCs可促進內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生、血管生成和突觸形成，減小梗死體積，從而改善神經(jīng)功能[18]。2014年的一項大型隨機對照實驗是第一項支持BMMNCs安全性的研究[19]：實驗共納入了120例患者，治療組60例患者于肘前靜脈給予2.8×108劑量的BMMNCs，對照組60例患者既不進行骨髓穿刺也不進行假注射。以神經(jīng)功能評分、影像學檢查、EEG等評估情況對比安全性和有效性。兩組患者在干預后180 d的Barthel指數(shù)、mRS評分以及病灶體積變化均沒有差異，僅有1例治療組患者在180 d和365 d隨訪期EEG出現(xiàn)癲癇樣放電。實驗證明IS后7～30 d經(jīng)靜脈注射自體BMMNCs治療雖然是安全的，但對患者的預后沒有明顯的益處。2016年的一項實驗與上述實驗得出了類似的結(jié)論[20]：實驗招募了39例發(fā)病后1 w～3個月，NIHSS評分在4～20分之間的大腦中動脈IS患者，21例患者納入治療組，接受動脈內(nèi)BMMNCs治療，18例納入對照組。兩組患者每月評估一次NIHSS、mRS評分和Barthel指數(shù)，每4個月進行一次頭部CT檢查，觀察病灶體積變化，隨訪期1 y。結(jié)果顯示，治療組患者的3項評分均有明顯改善，但與對照組相比無統(tǒng)計學差異，兩組患者的病灶體積與基線相比變化不大。2019年，Vahidy等進行的一項I期臨床實驗[21]分析了靜脈注射自體BMMNCs治療急性IS的安全性和可行性。在急性IS患者發(fā)病后24～72 h內(nèi)收集BMMNCs，治療組中25例患者按107/kg的細胞劑量靜脈注射自體BMMNCs，對照組為數(shù)據(jù)庫中已收集信息的185例康復治療患者。通過電話隨訪形式評估兩組治療后90 d的mRS評分發(fā)現(xiàn)，BMMNCs治療組患者mRS評分的中位數(shù)降低了1分。同時該研究通過DTI發(fā)現(xiàn)，腦橋FA顯著增加，這意味著軸突與纖維的粘附性和髓鞘板厚度的增加，表明顯微結(jié)構(gòu)明顯修復。治療及隨訪過程中沒有出現(xiàn)嚴重的不良反應，證明急性IS患者的BMMNCs自體收集和靜脈輸注治療是安全有效的。上述實驗中，BMMNCs移植治療IS多應用于發(fā)病早期，其安全性得到了有力證實，療效仍有待進一步大型實驗支持。

1.4 多能成體組細胞 多能成體祖細胞(MAPCs)是比BMSCs更原始的細胞群體，具有更大的分化潛力[22]。研究表明，在急性神經(jīng)損傷動物模型中，多能成體祖細胞移植可以通過調(diào)節(jié)免疫反應起到保護神經(jīng)元的作用[23]。目前，針對MAPCs移植治療IS的臨床研究僅有一項：David等對靜脈注射MAPCs進行了一項多中心、隨機對照實驗[24]。該研究將發(fā)病后24～48 h內(nèi)的129例IS患者隨機分配到治療組和對照組，其中67例接受1.2×109個細胞劑量的MAPCs治療，62例接受安慰劑治療，在治療后90 d、1 y進行預后隨訪。結(jié)果表明，與安慰劑組比較，MAPCs治療后90 d沒有觀察到患者神經(jīng)功能的顯著改善，兩組患者的療效和安全性沒有明顯差異；但在治療后1 y的隨訪期間，MAPCs治療組中mRS評分≤1分的患者占比高于對照組，實驗過程中沒有出現(xiàn)劑量-限制毒性事件，也沒有過敏反應發(fā)生，表明MAPCs靜脈給藥治療IS是安全且耐受良好的。但目前臨床研究結(jié)果十分有限，仍需進一步探索其臨床效果。

1.5 內(nèi)皮祖細胞 內(nèi)皮祖細胞(EPCs)是血管內(nèi)皮細胞的前體細胞，主要存在于骨髓中，可以增殖并分化為成熟的血管內(nèi)皮細胞。循環(huán)中的EPCs有助于腦卒中后血管新生，但其在血液循環(huán)中數(shù)量有限[25]，因此移植EPCs可能是促進IS后恢復的一種有效方法。在一項雙中心隨機對照實驗中，18例急性大腦中動脈IS患者按照1∶1∶1的比例隨機分入EPCs組、BMSCs組和對照組[26]。治療組患者分兩次接受2.5×106/kg的自體EPCs或BMSCs，兩次注射間隔1 w，對照組患者接受骨髓穿刺和生理鹽水輸注，記錄給藥后第3、6、12、48個月時患者的神經(jīng)功能評分及不良反應。結(jié)果表明，EPCs組患者治療后第3個月的SSS評分明顯高于其他兩組，在其余隨訪時間點，3組間神經(jīng)功能改善方面均無顯著差異。研究中，EPCs組不良反應的發(fā)生率較低，3組之間的死亡率無統(tǒng)計學差異。這不僅證實了EPCs移植能夠改善IS患者的臨床預后，提高患者生活質(zhì)量，同時證明了體外擴增自體EPCs靜脈移植是安全、有效的。

1.6 ALD-401細胞 ALD-401是一種骨髓中富含乙醛脫氫酶的干細胞，能夠減少IS動物模型的病灶體積并改善運動障礙[27]。一項多中心隨機對照實驗共納入48例首次確診大腦中動脈IS且mRS評分≥3分的患者，3∶2隨機分配到治療組和對照組，29例治療組患者在發(fā)病后11～17 d給予眼動脈注射ALD-401，平均劑量為3.08×106，19例對照組患者進行骨髓穿刺假采集和假注射[28]。觀察兩組患者給藥后的不良反應及神經(jīng)功能改變。隨訪中，兩組患者均沒有出現(xiàn)與試驗相關(guān)的不良反應，ALD-401組和對照組之間各神經(jīng)功能評分也無顯著差異。實驗結(jié)果支持動脈內(nèi)注射ALD-401細胞治療IS的安全性，但有效性有待進一步研究。

1.7 外周造血干細胞 腦內(nèi)移植外周造血干細胞(PBSCs)可以促進血管生成，誘導NSCs修復壞死神經(jīng)元。與自體骨髓來源的細胞移植相比，PBSCs不依賴旁分泌機制，起效更快，具有潛在的臨床應用價值。一項單盲隨機對照實驗驗證了PBSCs改善IS患者神經(jīng)功能損傷的設想[29]。實驗將30例大腦中動脈IS患者隨機分入PBSCs組和對照組，每組15例患者。治療組患者向梗死區(qū)立體定位注射3～8×106個CD34(+)PBSCs，對照組只接受既往藥物治療(抗血小板和抗高血壓藥物)，維持原有的康復方案。給藥后24 h內(nèi)MRI中T2WI顯示：PBSCs細胞在每個治療組患者的注射部位呈清晰的低信號，并在梗死區(qū)周圍持續(xù)存在1個多月后逐漸消失。經(jīng)顱刺激-運動誘發(fā)電位分析發(fā)現(xiàn)，在12個月的隨訪期內(nèi)，治療組中有9例患者出現(xiàn)了運動誘發(fā)電位反應陽性，對照組患者均為陰性，表明治療組患者運動功能顯著恢復。同時，神經(jīng)功能評分和影像學檢查均發(fā)現(xiàn)，治療組患者神經(jīng)功能明顯改善，未發(fā)現(xiàn)嚴重不良事件。初步表明，自體CD34(+)PBSCs的植入是安全有效的，可改善IS患者的神經(jīng)功能預后，但仍需深入研究。

2 細胞移植治療的潛在安全問題

雖然以上臨床研究均已證實了細胞移植治療IS的安全性，但仍存在一些潛在的安全問題，包括致瘤風險、免疫排斥、異常血管增生等。這些都限制了細胞移植治療的臨床應用。

2.1 致瘤風險 細胞移植最突出的潛在安全問題就是存在致瘤風險，尤其是人胚胎干細胞(hES)衍生的NSCs。hES具有繁殖能力強的特性，這對于臨床應用是有利的。但這種增殖能力的代價是其具有形成腫瘤的趨勢，因此從NSCs制備物中去除未分化的hES是十分必要的[30]。

2.2 免疫排斥 細胞移植后的免疫排斥是治療IS的另一個潛在障礙。與任何組織或器官移植相似，異體細胞會被宿主免疫細胞排斥，其主要原因是移植細胞與宿主HLA不匹配。但自體細胞移植的出現(xiàn)，大大降低了免疫排斥反應、生物不相容性和疾病傳播的風險[31]。

2.3 血管異常增生 IS后的幾天內(nèi)，缺血半暗帶區(qū)血管的增加與患者神經(jīng)系統(tǒng)恢復的程度相關(guān)，細胞移植能夠增加血管生成因子和趨化因子的水平。無論是通過直接分泌還是誘導宿主表達，都可能刺激原有血管內(nèi)皮細胞的增殖和內(nèi)皮祖細胞的動員，從而導致血管異常增生。因此，了解移植細胞促進血管異常增生的部位和出現(xiàn)時間是至關(guān)重要的。

3 小 結(jié)

IS的患病率逐年上升，尋求IS的有效治療方法，改善患者預后具有重要的臨床意義。本文回顧了近幾年細胞移植治療IS的臨床實驗，多數(shù)實驗已證實了其有效性和安全性。盡管取得了可喜的進展，但考慮到細胞的治療機制可能因細胞類型而異，以及IS患者的異質(zhì)性，最適用的患者類型(包括性別、年齡、梗死位置和面積、分型、病史)、最合適的給藥時機、細胞類型、劑量以及是否需要免疫抑制劑等臨床問題仍有待解答。在細胞移植治療應用到臨床之前，還需要關(guān)于致瘤性、免疫排斥、血管異常增生等方面的深入研究，從而制定一系列完善的審查機制。因此，仍需要更多臨床隨機對照實驗來揭示細胞移植療法對IS患者的療效和安全性，進一步將細胞移植治療的潛力轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實。