近年來(lái)，細(xì)胞療法為疾病的再生治療帶來(lái)了巨大希望。盡管最近在臨床研究方面取得了突破，但將細(xì)胞療法應(yīng)用于受傷的大腦并未產(chǎn)生預(yù)期的結(jié)果。

2022年八月中旬，瑞士蘇黎世大學(xué)再生醫(yī)學(xué)研究所在國(guó)際期刊《The Neuroscientist》發(fā)表一篇細(xì)胞療法在修復(fù)腦部疾病中的文獻(xiàn)，該文獻(xiàn)總結(jié)了干細(xì)胞療法在腦部疾病中的局限性，并提出了五項(xiàng)原則來(lái)推進(jìn)干細(xì)胞療法的腦再生。文獻(xiàn)側(cè)重表達(dá)中風(fēng)的細(xì)胞療法，但細(xì)胞療法也同樣適用于其他腦部疾病。

干細(xì)胞療法修復(fù)大腦損傷應(yīng)注重這五個(gè)原則

中風(fēng)是全世界殘疾和死亡的主要原因，目前沒(méi)有可用的再生療法。已經(jīng)針對(duì)大腦以外的許多疾病領(lǐng)域建立了基于干細(xì)胞的療法，并取得了顯著成功。然而，大腦和中風(fēng)病理學(xué)的異質(zhì)性對(duì)將臨床前研究的有希望的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為臨床現(xiàn)實(shí)提出了挑戰(zhàn)。在這里，我們確定了五個(gè)主要限制，并利用細(xì)胞和基因工程領(lǐng)域的最新發(fā)展為解決方案提供了建議（圖1）。

BM=骨髓；ESC=胚胎干細(xì)胞；iPSC=誘導(dǎo)多能干細(xì)胞；MSC=間充質(zhì)干細(xì)胞；NPC=神經(jīng)前體細(xì)胞；NSC=神經(jīng)干細(xì)胞；PBMC=外周血單核細(xì)胞。

第一原則：細(xì)胞來(lái)源

各種細(xì)胞來(lái)源被認(rèn)為可以成功實(shí)現(xiàn)腦再生細(xì)胞治療，包括成體干細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞或誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞。然而，所有細(xì)胞類型都顯示出其適用性的局限性。

臨床上，最常用的成體干細(xì)胞來(lái)源是原代間充質(zhì)干細(xì)胞，因?yàn)樗鼈円子讷@取且易于分離。

間充質(zhì)干細(xì)胞可能提供營(yíng)養(yǎng)支持但不分化成神經(jīng)譜系；因此，它們不能用作大腦中的細(xì)胞替代療法。原代神經(jīng)干細(xì)胞可以整合到受損的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，但很難獲得，因?yàn)樗鼈兺ǔＪ菑慕邮馨d癇治療神經(jīng)外科手術(shù)的個(gè)體的顳葉或腦室下區(qū)提取的。

神經(jīng)干細(xì)胞可以來(lái)源于流產(chǎn)的胎兒組織，并在永生化后進(jìn)行克隆擴(kuò)增。與成體干細(xì)胞相比，胚胎干細(xì)胞具有更強(qiáng)的分化成多種細(xì)胞類型的能力，并且可以無(wú)限繁殖。然而，由于需要胚胎，它們受到嚴(yán)重的倫理問(wèn)題。

隨著iPSC的引入，倫理問(wèn)題已經(jīng)得到解決。iPSC是通過(guò)各種重編程因子的異位表達(dá)將體細(xì)胞重編程為多能胚胎干細(xì)胞樣狀態(tài)而產(chǎn)生的。在移植之前，iPSC通常會(huì)分化為所需的神經(jīng)細(xì)胞類型，以促進(jìn)大腦再生。由于具有復(fù)雜樹(shù)突的成熟神經(jīng)元不適合細(xì)胞移植，因此首選使用神經(jīng)前體細(xì)胞。

第二條原則：給藥途徑

如果移植物不能到達(dá)受影響的腦組織，那么生成最適合腦再生的細(xì)胞源意義不大。盡管目前的臨床前細(xì)胞治療研究?jī)A向于大腦局部移植，但超過(guò)一半的臨床試驗(yàn)更傾向于通過(guò)全身血液注射來(lái)管理細(xì)胞。

該領(lǐng)域面臨著一個(gè)困境：局部實(shí)質(zhì)內(nèi)細(xì)胞移植有望獲得最大療效，但注射的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)阻礙了其廣泛應(yīng)用。此外，全身注射是微創(chuàng)的；同時(shí)，大多數(shù)細(xì)胞最終會(huì)進(jìn)入不需要的器官，因此治療效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)期的效果。

同時(shí)根據(jù)細(xì)胞類型、腦損傷的時(shí)間和嚴(yán)重程度以及相關(guān)的血腦屏障 (BBB) 損傷而異等，最終移植細(xì)胞實(shí)際到達(dá)大腦中實(shí)際數(shù)量也有差異。   在大腦內(nèi)，為了確保移植后足夠的細(xì)胞數(shù)量到達(dá)大腦損傷部位。科研人員開(kāi)發(fā)了多種聯(lián)合療法。例如，局部移植時(shí)，最有利的方法被證明是移植物的水凝膠封裝，它增強(qiáng)了保留和存活，同時(shí)改善了移植物的成熟。此外，嵌合抗原受體T細(xì)胞治療癌癥的原則, 結(jié)合中風(fēng)相關(guān)肽可以增強(qiáng)損傷部位移植物的歸巢，并在全身應(yīng)用后提供更有針對(duì)性和更有效的細(xì)胞治療。我們建議未來(lái)將細(xì)胞輸送到大腦應(yīng)該系統(tǒng)地應(yīng)用，并且可能依賴于細(xì)胞對(duì)損傷環(huán)境的遺傳或藥理學(xué)功能化，以改善目標(biāo)區(qū)域的歸巢和保留，同時(shí)確保注射過(guò)程中的低風(fēng)險(xiǎn)。然而，最佳目標(biāo)仍有待闡明和臨床前驗(yàn)證。此外，損傷環(huán)境是高度多變的，并且在腦損傷的急性和慢性階段內(nèi)可能有很大差異。

第三原則：移植的時(shí)機(jī)

中風(fēng)后的標(biāo)準(zhǔn)臨床程序是通過(guò)酶藥物立即恢復(fù)血流。盡管這些程序非常有效，但它們僅適用于少數(shù)中風(fēng)病例，并非所有患者都能取得積極成果。

中風(fēng)后受到撞擊的腦組織在急性期形成一個(gè)惡劣的環(huán)境，具有高水平的炎癥、氧化應(yīng)激、細(xì)胞死亡和碎屑，這會(huì)降低移植物的存活機(jī)會(huì)。因此，未來(lái)細(xì)胞治療的最佳治療窗口是在中風(fēng)后幾天到1周開(kāi)始，以確保移植物的長(zhǎng)期存活。對(duì)于全身移植細(xì)胞來(lái)說(shuō)，因?yàn)橹酗L(fēng)可導(dǎo)致雙相BBB打開(kāi)，并在中風(fēng)后4至6小時(shí)和3天增加傳遞率；這個(gè)時(shí)間窗增加了移植物更有效地滲透到受傷部位的機(jī)會(huì)。

目前細(xì)胞因子釋放和移植物的直接整合已被證明有助于改善急性中風(fēng)后的功能恢復(fù)，慢性中風(fēng)后細(xì)胞療法的作用機(jī)制尚不清楚。在組織丟失和重塑的這個(gè)階段，通過(guò)細(xì)胞替代來(lái)增強(qiáng)功能恢復(fù)不太可能由干細(xì)胞完成。

然而，神經(jīng)和非神經(jīng)干細(xì)胞移植已被證明可以啟動(dòng)血管生成、改變微環(huán)境、增強(qiáng)突觸活動(dòng)并促進(jìn)剩余腦宿主組織中的內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生。所有這些觀察都是基于移植物分泌促進(jìn)整體功能恢復(fù)的再生和可塑性促進(jìn)因子的假設(shè)。在這些因素中，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)因子的釋放已被確定為臨床前和臨床研究中的重要旁分泌機(jī)制。

這些研究的一個(gè)要點(diǎn)是，在中風(fēng)后的急性和亞急性期，神經(jīng)干細(xì)胞療法通過(guò)直接替代和營(yíng)養(yǎng)因子促進(jìn)功能恢復(fù)。在慢性期，細(xì)胞療法的支持作用更可能是改善康復(fù)的主要機(jī)制。在決定哪種細(xì)胞類型可以為個(gè)體患者提供最有效的細(xì)胞療法時(shí)，這些影響當(dāng)然也很重要。

第四條原則：免疫相容性

免疫排斥是細(xì)胞治療中的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。自體iPSC療法（即應(yīng)用從患者自身體細(xì)胞生成的 iPSC）可能是規(guī)避此問(wèn)題的最合適選擇。事實(shí)上，第一項(xiàng)將自體 iPSC 衍生的視網(wǎng)膜細(xì)胞應(yīng)用于黃斑變性患者的研究并未顯示任何移植物排斥跡象。然而，符合良好生產(chǎn)規(guī)范 (GMP) 的單個(gè)iPSC細(xì)胞系的生產(chǎn)及其質(zhì)量和安全控制需要付出巨大的努力和巨大的成本，嚴(yán)重限制了其臨床應(yīng)用及用于急性疾病的治療。

京都大學(xué)目前正在進(jìn)行一項(xiàng)使用同種異體iPSC衍生的多巴胺能前體細(xì)胞治療帕金森病的臨床試驗(yàn)。然而，這種方法需要長(zhǎng)期使用免疫抑制劑治療。

因此，科學(xué)家們嘗試能否開(kāi)發(fā)出具有最高免疫相容性的同種異體iPSCs，這樣便可以實(shí)現(xiàn)iPSCs的商品化應(yīng)用。其中一種方法就是利用人類白細(xì)胞抗原 (HLA) 對(duì)基因進(jìn)行改造。從而創(chuàng)造出具有克服免疫相容性的iPSC。

間充質(zhì)干細(xì)胞因?yàn)閾碛辛说兔庖咴?，以及?duì)各類免疫細(xì)胞，如T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞、Treg細(xì)胞等增殖、活化的抑制，實(shí)現(xiàn)了自帶“免疫豁免”的屬性，徹底清掃了MSC異體應(yīng)用可能出現(xiàn)免疫排斥的，自身或者外在的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用MSC的安全性。在臨床上具有十分廣闊的前景。

第五原則：風(fēng)險(xiǎn)最小化

基于細(xì)胞的再生療法并非沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)。因此，移植前后的安全措施至關(guān)重要。風(fēng)險(xiǎn)范圍包括急性腦出血（在立體定向局部注射時(shí)）、細(xì)胞凝血或細(xì)胞誘發(fā)的栓塞（全身注射時(shí)）和功能性副作用（如癲癇發(fā)作和不自主運(yùn)動(dòng)）。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，最大的擔(dān)憂是移植細(xì)胞形成惡性腫瘤以及移植細(xì)胞在不需要的組織中沉積。為了最大限度地降低這些風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)最小化，未來(lái)必須對(duì)細(xì)胞來(lái)源質(zhì)量控制、細(xì)胞移植方案、注射細(xì)胞數(shù)量和注射途徑等進(jìn)行深入探索，并建立規(guī)范化流程。

結(jié)論

綜上所述，我們認(rèn)為在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，中風(fēng)的細(xì)胞療法具有增加患者治療選擇的巨大潛力。全身和急性移植物注射最有希望成為適用于一系列中風(fēng)患者的有效細(xì)胞療法。目前正在開(kāi)發(fā)遺傳和藥理學(xué)工具，以確保精確定位到大腦的受傷區(qū)域?？傊酗L(fēng)的細(xì)胞療法前途無(wú)限，相信隨著細(xì)胞療法進(jìn)一步改善，未來(lái)腦卒中問(wèn)題能被解決。

參考文獻(xiàn)：Rust R, Tackenberg C. Stem Cell Therapy for Repair of the Injured Brain: Five Principles. The Neuroscientist. 2022;0(0).