缺血性脑卒中细胞移植治疗的临床研究进展

张芮瑞综述， 付 锦审校

缺血性脑卒中(ischemic stroke,IS)是全球范围内导致患者死亡和残疾的主要原因，目前针对IS最有效的治疗措施是急性期进行静脉溶栓、血管内治疗从而恢复血流，但这两种治疗手段都受到了时间窗的限制[1]。后续的抗血小板、抗凝和降纤治疗可以一定程度上降低患者病死率及致残率，但也存在出血风险。康复疗法有助于功能恢复，但效果会随时间推移而减弱[2]。现阶段临床中，亟需一种不受时间窗限制的治疗手段，最大程度改善IS患者的神经功能。细胞移植治疗时间窗更长，适用范围更广，同时可以与其他康复手段相结合，改善IS患者的神经功能损伤。近年来，已有多种细胞投入临床实验，本文就不同细胞移植治疗IS的临床研究进展加以综述。

1 不同细胞类型治疗IS的临床研究

1.1 神经干细胞 临床前研究表明，外源性神经干细胞(NSCs)移植可替代受损细胞，还可通过与宿主的通信作用影响细胞因子的分泌，调节免疫反应，从而促进脑卒中后的神经系统功能恢复[3]。NSI-566是一种来源于人类胎儿脊髓的稳定神经干细胞系。一项单中心I期研究[4]评估了NSI-566脑内移植治疗慢性运动性IS所致偏瘫的可行性和安全性。实验共纳入9例患者，将其分为A、B、C 3组，分别接受1.2×107、2.4×107和7.2×1073种不同剂量治疗，观察治疗后患者的运动功能改善，神经功能评分及影像学改变。在1 y的随访中，3组患者的Fugl-Meyer运动评分平均提高了16分，mRS评分平均降低了0.8分，NIHSS评分平均降低了3.1分。MRI中T1WI显示，干细胞植入区有神经组织新生的表现。3组患者间有效性没有明显差异，最大剂量的C组耐受性良好，与其余两组相比没有更多的安全问题。实验结果表明，脑内NSCs治疗对于稳定期IS患者是有效、安全的，不同剂量间没有明显的有效性、耐受性差异。

临床前研究发现移植来源于早期胎儿皮质的CTX0E03细胞可促进IS大鼠模型的纹状体血管生成，改善神经功能[5]。一项名为PISCES的实验是首次针对CTX0E03治疗IS安全性和耐受性的临床研究[6]，该研究共纳入11例IS后6～60个月的男性患者，随机分为4组，分别接受2×106、5×106、10×106、2×107剂量的CTX0E03细胞单次脑内立体定向治疗，观察患者治疗后12个月的神经功能。随访中发现，11例患者的NIHSS评分和Barthel指数均有显著改善，没有明显的不良反应。MRI结果显示，5例患者的针径周围T2WI、FLAIR可见高信号，原因可能包括局部炎症、移植物-宿主反应、胶质增生或髓鞘形成障碍。随后，在PISCES Ⅱ实验中[7]，23例患者在卒中后2 ～ 12个月将2×107剂量的CTX0E03细胞立体定向注入壳核内治疗。在随访的1 y内，15例患者在1个或多个临床量表上表现出改善，没有发现与细胞治疗相关的不良反应。PISCES Ⅲ是一项正在开展的2b期研究，探究CTX细胞治疗慢性IS患者的安全性和有效性。计划纳入110例IS发病后6个月的患者，将2×107剂量的CTX细胞立体定位植入梗死区同侧壳核，主要观察结果是给药后6个月、12个月的mRS评分变化，结果有待公布。以上几项实验可以得出，NSCs在脑内靶向移植治疗中发挥了强大、持久的再生替代作用，在1 y的随访期中患者神经功能逐渐恢复，影像学也发现了新生组织的表现。脑内给药能够确保移植细胞与缺血损伤部位相邻，更有利于细胞的存活和传递[8]，对改善IS患者的远期预后有很大的潜力。

1.2 骨髓间充质干细胞 骨髓间充质干细胞(BMSCs)是从骨髓中分离出的一种纺锤形克隆细胞，该细胞在体内易于获得，同时能在体外大量扩增[9]。已有临床前及临床研究证明了BMSCs移植治疗IS的安全性和有效性[10～13]，但样本量较少，仍需进一步研究。SB623细胞是一种改良的BMSCs，通过瞬时转染含有人类Notch-1胞内结构域的质粒而产生。Gary K等人的实验中[14,15]，纳入18例IS患者接受异体基因修饰的SB623治疗。以坏死区域周围为靶区，使用磁共振成像立体定向技术植入SB623细胞，观察患者的临床症状、影像学改变及不良反应。随访发现，患者神经功能评分从细胞治疗1个月时开始改善，在治疗后2 y内持续好转。影像学检查显示，18例患者中有13例(72.2%)运动前皮质或其周围病灶面积减小。实验中未发现SB623细胞存在致敏作用及其他相关并发症。总体来说，SB623细胞移植治疗IS安全有效，且耐受性良好。美国加利福尼亚大学进行的一项静脉输注同种异体BMSCs治疗IS的临床实验[16]于2019年发表。基于剂量递增研究，给予21例受试者剂量为1.5×106/kg的耐缺血BMSCs，观察患者神经功能改善。在细胞治疗后6个月、1 y的随访中，患者各神经功能评分均有显著、稳定改善。仅有2例患者出现与治疗相关的轻微不良反应(尿路感染、静脉注射部位刺激性疼痛)，对症治疗后完全恢复。证明同种异体BMSCs静脉治疗可以安全、稳定地改善患者预后。2020年，法国格勒诺布尔大学完成了一项名为ISIS-HERMES的单中心随机对照实验[17]，评估了静脉内自体BMSCs移植治疗亚急性期IS的可行性、安全性和有效性，实验组为16例接受BMSCs治疗的患者，对照组为15例单纯接受康复治疗的患者，观察两组患者神经功能改善、影像学改变和不良反应的发生率，随访周期为2 y。结果表明，接受BMSCs治疗的患者运动相关神经功能评分显著改善。实验还测量了与被动手腕运动相关的运动皮质fMRI活动，与对照组相比，治疗组4a和4p亚组的运动皮质活动显著增加。综上，BMSCs脑内移植和静脉移植治疗均对IS患者的神经功能改善有显著作用，以上实验大多在IS患者发病1个月以后给药，在给药2 y内神经功能缺损仍有持续、显著的改善，以运动系统症状改善更为明显。

1.3 骨髓单核细胞 骨髓单核细胞(BMMNCs)是源于骨髓的一组异质性细胞，临床前研究表明，自体BMMNCs可促进内源性神经发生、血管生成和突触形成，减小梗死体积，从而改善神经功能[18]。2014年的一项大型随机对照实验是第一项支持BMMNCs安全性的研究[19]：实验共纳入了120例患者，治疗组60例患者于肘前静脉给予2.8×108剂量的BMMNCs，对照组60例患者既不进行骨髓穿刺也不进行假注射。以神经功能评分、影像学检查、EEG等评估情况对比安全性和有效性。两组患者在干预后180 d的Barthel指数、mRS评分以及病灶体积变化均没有差异，仅有1例治疗组患者在180 d和365 d随访期EEG出现癫痫样放电。实验证明IS后7～30 d经静脉注射自体BMMNCs治疗虽然是安全的，但对患者的预后没有明显的益处。2016年的一项实验与上述实验得出了类似的结论[20]：实验招募了39例发病后1 w～3个月，NIHSS评分在4～20分之间的大脑中动脉IS患者，21例患者纳入治疗组，接受动脉内BMMNCs治疗，18例纳入对照组。两组患者每月评估一次NIHSS、mRS评分和Barthel指数，每4个月进行一次头部CT检查，观察病灶体积变化，随访期1 y。结果显示，治疗组患者的3项评分均有明显改善，但与对照组相比无统计学差异，两组患者的病灶体积与基线相比变化不大。2019年，Vahidy等进行的一项I期临床实验[21]分析了静脉注射自体BMMNCs治疗急性IS的安全性和可行性。在急性IS患者发病后24～72 h内收集BMMNCs，治疗组中25例患者按107/kg的细胞剂量静脉注射自体BMMNCs，对照组为数据库中已收集信息的185例康复治疗患者。通过电话随访形式评估两组治疗后90 d的mRS评分发现，BMMNCs治疗组患者mRS评分的中位数降低了1分。同时该研究通过DTI发现，脑桥FA显著增加，这意味着轴突与纤维的粘附性和髓鞘板厚度的增加，表明显微结构明显修复。治疗及随访过程中没有出现严重的不良反应，证明急性IS患者的BMMNCs自体收集和静脉输注治疗是安全有效的。上述实验中，BMMNCs移植治疗IS多应用于发病早期，其安全性得到了有力证实，疗效仍有待进一步大型实验支持。

1.4 多能成体组细胞 多能成体祖细胞(MAPCs)是比BMSCs更原始的细胞群体，具有更大的分化潜力[22]。研究表明，在急性神经损伤动物模型中，多能成体祖细胞移植可以通过调节免疫反应起到保护神经元的作用[23]。目前，针对MAPCs移植治疗IS的临床研究仅有一项：David等对静脉注射MAPCs进行了一项多中心、随机对照实验[24]。该研究将发病后24～48 h内的129例IS患者随机分配到治疗组和对照组，其中67例接受1.2×109个细胞剂量的MAPCs治疗，62例接受安慰剂治疗，在治疗后90 d、1 y进行预后随访。结果表明，与安慰剂组比较，MAPCs治疗后90 d没有观察到患者神经功能的显著改善，两组患者的疗效和安全性没有明显差异；但在治疗后1 y的随访期间，MAPCs治疗组中mRS评分≤1分的患者占比高于对照组，实验过程中没有出现剂量-限制毒性事件，也没有过敏反应发生，表明MAPCs静脉给药治疗IS是安全且耐受良好的。但目前临床研究结果十分有限，仍需进一步探索其临床效果。

1.5 内皮祖细胞 内皮祖细胞(EPCs)是血管内皮细胞的前体细胞，主要存在于骨髓中，可以增殖并分化为成熟的血管内皮细胞。循环中的EPCs有助于脑卒中后血管新生，但其在血液循环中数量有限[25]，因此移植EPCs可能是促进IS后恢复的一种有效方法。在一项双中心随机对照实验中，18例急性大脑中动脉IS患者按照1∶1∶1的比例随机分入EPCs组、BMSCs组和对照组[26]。治疗组患者分两次接受2.5×106/kg的自体EPCs或BMSCs，两次注射间隔1 w，对照组患者接受骨髓穿刺和生理盐水输注，记录给药后第3、6、12、48个月时患者的神经功能评分及不良反应。结果表明，EPCs组患者治疗后第3个月的SSS评分明显高于其他两组，在其余随访时间点，3组间神经功能改善方面均无显著差异。研究中，EPCs组不良反应的发生率较低，3组之间的死亡率无统计学差异。这不仅证实了EPCs移植能够改善IS患者的临床预后，提高患者生活质量，同时证明了体外扩增自体EPCs静脉移植是安全、有效的。

1.6 ALD-401细胞 ALD-401是一种骨髓中富含乙醛脱氢酶的干细胞，能够减少IS动物模型的病灶体积并改善运动障碍[27]。一项多中心随机对照实验共纳入48例首次确诊大脑中动脉IS且mRS评分≥3分的患者，3∶2随机分配到治疗组和对照组，29例治疗组患者在发病后11～17 d给予眼动脉注射ALD-401，平均剂量为3.08×106，19例对照组患者进行骨髓穿刺假采集和假注射[28]。观察两组患者给药后的不良反应及神经功能改变。随访中，两组患者均没有出现与试验相关的不良反应，ALD-401组和对照组之间各神经功能评分也无显着差异。实验结果支持动脉内注射ALD-401细胞治疗IS的安全性，但有效性有待进一步研究。

1.7 外周造血干细胞 脑内移植外周造血干细胞(PBSCs)可以促进血管生成，诱导NSCs修复坏死神经元。与自体骨髓来源的细胞移植相比，PBSCs不依赖旁分泌机制，起效更快，具有潜在的临床应用价值。一项单盲随机对照实验验证了PBSCs改善IS患者神经功能损伤的设想[29]。实验将30例大脑中动脉IS患者随机分入PBSCs组和对照组，每组15例患者。治疗组患者向梗死区立体定位注射3～8×106个CD34(+)PBSCs，对照组只接受既往药物治疗(抗血小板和抗高血压药物)，维持原有的康复方案。给药后24 h内MRI中T2WI显示：PBSCs细胞在每个治疗组患者的注射部位呈清晰的低信号，并在梗死区周围持续存在1个多月后逐渐消失。经颅刺激-运动诱发电位分析发现，在12个月的随访期内，治疗组中有9例患者出现了运动诱发电位反应阳性，对照组患者均为阴性，表明治疗组患者运动功能显著恢复。同时，神经功能评分和影像学检查均发现，治疗组患者神经功能明显改善，未发现严重不良事件。初步表明，自体CD34(+)PBSCs的植入是安全有效的，可改善IS患者的神经功能预后，但仍需深入研究。

2 细胞移植治疗的潜在安全问题

虽然以上临床研究均已证实了细胞移植治疗IS的安全性，但仍存在一些潜在的安全问题，包括致瘤风险、免疫排斥、异常血管增生等。这些都限制了细胞移植治疗的临床应用。

2.1 致瘤风险 细胞移植最突出的潜在安全问题就是存在致瘤风险，尤其是人胚胎干细胞(hES)衍生的NSCs。hES具有繁殖能力强的特性，这对于临床应用是有利的。但这种增殖能力的代价是其具有形成肿瘤的趋势，因此从NSCs制备物中去除未分化的hES是十分必要的[30]。

2.2 免疫排斥 细胞移植后的免疫排斥是治疗IS的另一个潜在障碍。与任何组织或器官移植相似，异体细胞会被宿主免疫细胞排斥，其主要原因是移植细胞与宿主HLA不匹配。但自体细胞移植的出现，大大降低了免疫排斥反应、生物不相容性和疾病传播的风险[31]。

2.3 血管异常增生 IS后的几天内，缺血半暗带区血管的增加与患者神经系统恢复的程度相关，细胞移植能够增加血管生成因子和趋化因子的水平。无论是通过直接分泌还是诱导宿主表达，都可能刺激原有血管内皮细胞的增殖和内皮祖细胞的动员，从而导致血管异常增生。因此，了解移植细胞促进血管异常增生的部位和出现时间是至关重要的。

3 小 结

IS的患病率逐年上升，寻求IS的有效治疗方法，改善患者预后具有重要的临床意义。本文回顾了近几年细胞移植治疗IS的临床实验，多数实验已证实了其有效性和安全性。尽管取得了可喜的进展，但考虑到细胞的治疗机制可能因细胞类型而异，以及IS患者的异质性，最适用的患者类型(包括性别、年龄、梗死位置和面积、分型、病史)、最合适的给药时机、细胞类型、剂量以及是否需要免疫抑制剂等临床问题仍有待解答。在细胞移植治疗应用到临床之前，还需要关于致瘤性、免疫排斥、血管异常增生等方面的深入研究，从而制定一系列完善的审查机制。因此，仍需要更多临床随机对照实验来揭示细胞移植疗法对IS患者的疗效和安全性，进一步将细胞移植治疗的潜力转化为现实。