盘点干细胞疗法在治疗自闭症中多个临床案例

摘要：干细胞治疗在再生医学中的研究在治疗神经疾病方面显示出巨大的潜力。具体来说，间充质干细胞、来自脐带的成体干细胞和胚胎干细胞已被用于动物模型和临床试验来治疗自闭症谱系障碍。自闭症谱系障碍（ASD）是一种不可治愈的神经系统疾病，其特征是行为和神经解剖学异常，通常与其他神经系统疾病同时发生，包括焦虑、抑郁和强迫症。目前正在研究干细胞疗法，以减轻ASD患者常见的行为倾向。

什么是自闭症谱系障碍？

自闭症谱系障碍（ASD）是一个术语，用来描述一系列复杂的、异质性的神经发育障碍，其特征是早发和两个主要领域的核心特征：社会交流和受限的、重复的感觉-运动行为。

精神障碍的诊断和统计手册，第五版（DSM-5）识别自闭症的五个类别：社会交流和社会互动，限制，重复的行为和兴趣，症状出现在早期发展，症状导致临床功能障碍和缺乏更好的解释由智力残疾或全球发育迟缓。

ASD患者倾向于目前或通过历史呈现社会互惠、非语言沟通、发展、维持和理解关系的困难，以及刻板重复行为、坚持相同、过敏或低敏感和高度限制、固定利益的可能性。除了典型的症状外，ASD患者还有其他注意缺陷多动障碍（ADHD）、抑郁、焦虑和癫痫、免疫系统减弱、免疫系统功能障碍和神经炎症（表1）。

先前的研究也表明，大多数ASD患者存在神经解剖学异常，这将他们与神经典型个体区分开来。这些因素包括产前额叶皮质的过度生长、体积的区域特异性变化、白质或灰质的改变以及区域之间的长期连接。ASD的发育开始于胚胎早期阶段，导致大脑发育、神经元组织和细胞繁殖和分化的破坏，进而导致神经迁移、神经元异常成熟、神经网络功能下降、突触发生并发症、层状组织紊乱和神经炎症(图1)。

ASD通常在儿童早期通过行为分析进行诊断。自闭症谱系障碍是一种流行的疾病，影响着全球近1-5%的人口，但其病因和发病机制仍是相当未知的。目前，还没有已知的治疗方法，也没有美国食品和药物管理局批准的直接治疗ASD的药物。替代治疗方案包括帮助控制症状的疗法，包括行为和教育干预、音乐和艺术疗法、营养疗法和针对常见并发疾病症状的药物治疗，如焦虑和抑郁。

近年来，研究人员一直在讨论利用干细胞疗法来改善与ASD相关的神经解剖学异常的行为表现，最终提高生活质量的可能性。

什么是干细胞？

干细胞治疗是一种使用被称为干细胞的特殊人类细胞来替代和修复体内受损组织或细胞的方法。干细胞是一种来自单个细胞的人类细胞，其特征是它们具有自我更新和分化成不同类型的细胞的能力，用于全身不同的目的。

它们存在于人类生命的所有阶段，包括胚胎期、胎儿期、儿童期和成年期。干细胞起源于胚胎阶段，因为人体从受精卵发育而来，并进入三个胚层：内胚层、中胚层和外胚层。每一个胚层都能产生特定的器官。一些祖细胞，或帮助生殖层分化和发育为器官的干细胞的后代，仍未分化，并被保留为组织干细胞，存在于骨髓、血液、肌肉、肝脏、大脑、脂肪组织、皮肤和胃肠道中。

这些组织干细胞可能在组织内保持长时间的休眠，并在需要修复时增殖。位于骨髓、肺、胃肠道和肝脏内的组织干细胞通常与正常周转或损伤的正常增殖有关。位于胰腺、心脏或神经系统内的组织干细胞只有在需要替代特定的损伤细胞时才与增殖相关。由于人类干细胞具有不断更新和分化的能力，因此在再生医学中得到了广泛的研究和应用。

讨论

对于具有复杂的病理生理学的神经发育疾病的干细胞疗法，如自闭症谱系障碍。由于其不可治愈的状态和缺乏USFDA批准的药物治疗，目前正在研究多种干细胞疗法用于治疗ASD的临床和动物试验（表2）。

干细胞治疗自闭症的动物模型与临床试验研究

动物模型目前在研究干细胞治疗ASD表型表现的潜力方面发挥着重要作用。ASD是一种人脑疾病，主要通过改变典型的人类行为来表现出来。因此，动物模型不能完美地模仿在人类中出现的ASD。然而，动物模型的使用仍然成功地为患者提供了关于ASD信息的重要基础，提供了无法通过临床试验获得的关于该疾病表型的新数据。

ASD研究中最常用的动物模型之一是黑棕近距离尿（BTBR）近交系，它会自发地发展出与ASD患者相似的大脑和行为异常。此外，该品系的小鼠表现出脑源性神经营养因子（BDNF）信号通路减少，海马体的神经发生减少，表现出认知僵硬，并表现出重复的行为。

Segal-Gavish和他的团队进行的一项研究利用BTBR小鼠模型来研究间充质干细胞（MSCs）在ASD治疗中的潜力。间充质干细胞因其在损伤组织再生中的旁分泌作用而成为本研究的主要重点。我们使用了来自杰克逊实验室的两组不同的BTBR繁殖小鼠，并随机分配到安慰剂治疗条件或MSC治疗条件下。

在MSC治疗条件小鼠脑室内注射50000个0.9%生理盐水/µL，安慰剂治疗小鼠注射生理盐水。在三周的恢复时间后，进行了一系列的社会和行为测试，以检查任何明显的变化，包括野外测试、跑步/卡轮试验、水t迷宫试验、三室社会试验和互惠二元社会互动测试。每只老鼠的得分都是z标准化的，因此得分越高，表明人类模仿ASD的行为越严重。本研究的结果是，间充质干细胞治疗成功地减少了重复行为，如挖掘和自我梳理，降低了认知刚性，改善了整体社会行为（图3）。

除了动物模型研究，利用干细胞治疗自闭症的研究已经进行了有希望的研究。一项由DrGretaShroff主要关注于使用ESCs来增加3名先前诊断为ASD的儿童患者的大脑血液灌注，以改善与ASD相关的行为异常，包括精细运动、沟通和社交技能。

本研究中的胚胎干细胞治疗分为多个阶段

在第一阶段，患者接受0.25mLESCs肌肉每天一次启动身体，1mLESCs静脉每周两次加强干细胞在一个特定区域和1-5mLESCs每周补充介绍干细胞引入中枢神经系统。此外，我们还使用了一种鼻喷雾剂来帮助吸收ESCs进入大脑。在T1后6-8个月恢复后，又进行了4个T2、T3和T4期。在这些阶段，也给予了相同的处理，试图提供额外的ESCs来帮助再生。

本研究的第一个患者病例是一个三岁男孩，表现为行为异常，如很少或没有眼神接触，注意力持续时间低，很少或没有社交互动，低功能独立性，反复拍动手，不能清晰或准确地说话。除了ASD的行为表现外，患者还表现为其大脑额叶和颞叶区域的灌注不足。患者接受了三次胚胎干细胞治疗。

在第一轮ESC治疗后，患者在眼神交流、说话、社交和拍手等行为上都有所改善。在4个月后的第二次治疗后，患者在眼神接触、言语、社交互动和功能独立性方面都有了额外的改善。如图6所示。脑部扫描显示左侧小脑和大脑灌注不足。在第三次也是最后一次ESC治疗疗程后，患者在几乎所有关注的领域都表现出改善，主要是在眼神接触、注意力、重复行为、独立性和社会互动/意识方面(图4)。

本研究的第二例患者是一名10岁男孩，表现为言语和行走能力受损、低智商、低注意力、认知障碍、感觉感知受损和强迫症。他的脑部侧侧扫描显示左侧小脑区严重灌注不足(图5)。在接受4次ESC治疗后，患者的认知能力、沟通能力、协调运动能力、免疫系统能力均有所改善，小脑区灌注明显减少。

本研究的第三例患者是一名4岁的男孩，表现为精细运动技能和沟通能力受损、反复拍手行为、攻击性和言语发育迟缓。此外，该患者还表现为脑额叶和颞叶以及小脑区的中度低灌注。在接受了与前两名患者相同的四次ESC治疗后，该患者的社交技能有了显著改善，包括眼神接触、言语和运动技能(图6)。

干细胞治疗自闭症的临床案例二：Dawson及其同事进行的另一项研究调查了脐带血来源的干细胞治疗对儿童ASD症状的影响。我们假设，这些干细胞治疗将通过减轻脑内的炎症过程来帮助ASD症状。在这项研究中，25名年龄在2-6岁之间，确诊的自闭症儿童和一个合格的自体脐带血单位参与了研究。

在干预前、6个月后和12个月后分别进行了通过一系列行为和功能测试进行的初步基线评估。在这个实验中，参与者被给予一剂1-5×10⁷TNCC/kg的自体脐带血静脉注射2至30分钟，然后静脉输液30分钟至1小时。在注射后，通过父母报告的测量、临床评估和客观的眼球注视跟踪测量，观察到行为的显著改善。

父母报告的措施主要关注社会化、沟通和适应行为。在输注后的前6个月内发现这些区域有统计学意义的改善，并在输注后的12个月保持稳定。

特别是，非语言智商得分较高的参与者与社交能力和适应行为的改善呈正相关（26）。临床措施侧重于评估ASD核心症状的严重程度。注射后6个月，36.4%的参与者被评为“大大改善”，13.6%的参与者被评为“非常改善”的。

其他的临床测量集中于口头单词与视觉图片匹配的能力，显示57%的参与者在基线和6个月之间有改善，68%的患者在输注后6个月和12个月之间有改善。最后，利用计算机化的眼球注视跟踪评估来观察被非社会刺激包围的各种社会刺激的注意和眼球运动。结果显示，注射干细胞后，对社会刺激的参与度增加了20%。

干细胞治疗自闭症的临床案例三：Nguyen Thanh及其同事进行的一项类似研究检查了自体骨髓细胞移植与教育干预在两年内对诊断为ASD的儿童的使用情况。在这项实验中，30名年龄在30岁至37岁之间、儿童自闭症评定量表（CARS）评分为37分的参与者被选择接受两次鞘内单核细胞输注。单核细胞最初通过髂前嵴穿刺收集，通过Ficoll梯度离心分离，并鞘内输注在5mL混合生理盐水的溶液中。

患者接受了首次输注，随后根据早期启动丹佛模型手册进行了为期八周的教育干预，然后在首次输注六个月后接受了第二次输注。在基线时定期进行临床检查，然后在初次移植后6个月、12个月和18个月进行。

显示出近4个点的下降，并且各种行为症状显示出改善（图7）。治疗后18个月内，社交互动从37%增加到97%，眼神交流从23%增加到93%，表达语言从47%增加到93%；重复行为从53%减少到43%。此外，还观察到通过Vineland自适应行为量表第二版（VABS-II）测量的沟通、日常生活技能和社会化方面的改善。

Lv及其同事进行了另一项研究，使用人脐血单核细胞（CBMNCs）和脐带来源的间充质干细胞（UCMSC）的联合干细胞治疗移植治疗自闭症儿童。本实验招募了37名年龄在3岁至12岁之间的参与者，他们根据DSM-5被诊断为ASD，并且CARS评分为30分或以上。

参与者被随机分为三组：接受康复治疗的对照组、仅接受CBMNC移植和康复治疗的CBMNC组，以及接受CBMNC移植、UCMSC移植和康复疗法组合的最终组合组。CBMNC和组合组的参与者接受了四次干细胞移植，间隔约五到七天。CBMNC组接受初始静脉内移植，其余鞘内移植，联合组接受两次CBMNC静脉内移植、两次鞘内移植和两次UCMSC鞘内移植。

移植后24周，通过CARS、临床全球印象量表和异常行为检查表的结果，CBMNC和组合组的视觉、情绪和智力反应、身体使用、非语言交流、活动水平、对恐惧或紧张的适应、多动、刻板行为模式、社交退缩和不当言语都有所改善。

结论

过去几年在动物模型和临床试验中的研究工作表明，使用干细胞疗法治疗以前被认为无法治愈的疾病和病症有可能取得巨大成功。基于目前专注于自闭症谱系障碍的实验结果，间充质干细胞、单核干细胞在脐带中的应用血液和胚胎干细胞在治疗ASD患者行为异常方面显示出巨大的潜力。

然而，由于对该疾病的病因和发病机制了解有限，在得出关于干细胞治疗作为ASD患者可行治疗选择的确切结论之前，必须进行更多的研究。此外，在整个再生医学中使用干细胞疗法还有很多需要考虑的地方。

未来的建议

如前所述，研究干细胞治疗自闭症谱系障碍的最突出的方法之一是通过动物模型。虽然这些模型在改善ASD相关行为方面取得了成功，但动物模型并没有直接反映人类ASD的行为和解剖异常，对动物模型如何推广到人类群体几乎什么见解。未来的建议包括进一步研究动物模型和人体临床试验。

未来的研究可能还希望扩大临床试验患者，包括以前诊断为ASD的青少年和成人。从前面讨论的研究中可以看出，大多数在人类身上进行的临床试验只属于儿童。虽然ASD被认为在早期干预后的治疗中有更高的成功率，但将成年患者纳入这些试验将是有益的。这样做将是朝着确认干细胞治疗可以改善ASD症状的程度迈出的一步，并可能有助于改善所有ASD患者的生活。

参考文献：Citation: Gallicchio VS, et al. The Useof Stem Cell Therapy in theTreatment of Autism SpectrumDisorder. J Reg Med Biol Res.2023;4(1):1-12.

https://doi.org/10.46889/JRMBR.2023.4105

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