脑卒中在医学中被称为中风，是一种临床上突发的脑部血液循环障碍性疾病，它包括缺血性脑卒中和出血性脑卒中。
最常见的是缺血性中风，约80%的中风属于这种类型。缺血性脑卒中由脑血流阻断而引起，阻断的原因可以分为脑血管异常狭窄以及脑血管被血栓等堵塞。
另外20%左右的中风是出血性中风，常见于高血压病人，血压急剧升高，血管破裂，除了偏瘫、言语障碍，常伴随头痛、恶心、呕吐症状。
全球每五秒钟就会发生1例脑卒中，我国每年发生脑卒中人数超过200万，且逐年上升。
除了血栓切除术作为急性缺血性卒中治疗药物的迅速推广应用外，很少有药物能够有效恢复其后遗症。最近，干细胞疗法被认为是一种很有前途的策略，可以在功能上促进缺血性中风的恢复。因此，多种细胞，包括骨髓单核细胞 (BMMNC) , 骨髓/脂肪来源的干/基质细胞 (BMSCs/ADMSCs) 、脐带血细胞 (UCBC) 和造血干细胞、神经干细胞( NSC ) 、嗅鞘细胞 (OEC) 和胎猪细胞已被探索为候选供体。
动物研究表明，此类细胞可能会改善脑卒中后的神经功能缺损，其中一些已在临床试验中进行了测试，并取得了一些有利的结果。然而，许多问题，例如需要开发最大限度地增强细胞疗法对中风的影响的技术，仍未解决，需要澄清。这些问题与最佳细胞类型、细胞剂量、移植途径和候选患者类型有关（图1）。
除了科学方面的细化外，细胞疗法还需要从商业角度进行评估，才能作为一种新的治疗方法成功推广。细胞疗法需要以合理的成本实施良好生产规范 (GMP) 级生产方法来生产、保存和转移细胞。在这里，作者回顾了干细胞相关神经恢复的潜在机制、临床试验的现状以及利用细胞疗法治疗缺血性中风的未来前景。
干细胞治疗缺血性脑中风的潜在机制
为阐明通过干细胞移植治疗缺血性卒中的作用模式已经做出了广泛的努力，导致发表了多篇描述性综述。
简而言之，已知移植细胞在缺血性中风的各个阶段发挥多种神经和血管保护作用。移植的细胞不仅可以重组神经元网络，还可以减少局部和全身炎症，支持轴突再生和突触发芽，并减少神经胶质疤痕。这些机制可以细分为两种不同的类型：（i）细胞分化（细胞替代）；(ii) 旁分泌因子的分泌（旁观者效应）。
细胞分化：细胞替代可以通过移植细胞分化为神经元或血管细胞来补偿功能丧失，或通过神经元祖细胞的直接沉降和发育来实现。
干细胞的旁观者效应：旁分泌因子的分泌是干细胞功能多能性的一个重要方面，其中这些细胞分泌各种营养因子，如细胞因子、趋化因子和外泌体，这些因子可以改善神经元损伤或再生新的神经元回路。除了促进抗炎和免疫调节作用外，这些因子还诱导抗凋亡作用并动员内源性干细胞 (NSC)/神经祖细胞 (NPC) 。这些因子通过直接渗透或细胞外囊泡 (EV) 释放到周围环境中，并通过脾脏和胸腺等外周免疫器官直接改善缺血性损伤并下调局部和全身炎症。
干细胞治疗缺血性脑卒中的临床试验
临床试验结果概述
试验分为急性（卒中发病后一周内治疗）、亚急性（发病后1周至6个月内治疗）和慢性（发病后6个月内治疗）。一些试验包含多个治疗时间点，并按手稿中列出的实际治疗时间进行划分（表1）。
表 1. 已发表的使用干细胞治疗缺血性中风的临床试验。
| 参考编号 | 国家 | 细胞类型 | 细胞 来源 | 剂量 | 路线 | 移植 时机 | 接受治疗的患者 人数（对照） | 评估 方式 | 主要成果 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 急性 | |||||||||
| [ 16 ] | 美国 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 4–6 × 10 8 | 静脉 | 1–3D | 10 | BI、MRS、NIHSS | 显示出良好的神经功能恢复 |
| [ 25 ] | 美国 | 同种异体 | 骨髓间充质干细胞 | 1.2×10 9 | 静脉 | 1–2 日 | 65 (58) | mRS、NIHSS、BI | 神经功能恢复（主要终点）没有差异 ，但较早的时间（24-36小时） 可能有益 |
| [ 35 ] | 美国 | 同种异体 | UCBC | 1.2×10 6（CD34+） | 静脉 | 3-9D | 10 | 磁共振成像，美国国立卫生研究院 | 安全的 |
| [ 10 ] | 巴西 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 5–60 × 10 7 | 动脉 | 3–10 天 | 20 | 磁共振成像，美国国立卫生研究院 | 30%的患者表现出满意的 临床结果 |
| [ 12 ] | 西班牙 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 1.6×10 8 | 动脉 | 5–9 日 | 10(10) | mRS、BI、NIHSS | 神经功能无差异 |
| [ 9 ] | 巴西 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 3×10 7 | 动脉 | 9D | 1 | SPECT | 8小时时脑/肝/脾摄取 |
| [ 32 ] | 英国 | 自体 | CD34+（骨髓） | 1–3 × 10 6 | 动脉 | 1瓦 | 5 | 磁共振成像，美国国立卫生研究院 | 观察到良好的恢复 |
| [ 36 ] | 中国 | 同种异体 | UCBC & NPC | 3×10 7（UC：IV）、1.5×10 7（UC：IT）、1.8×10 7（NPC：IT） | 静脉注射及鞘内或脑室内 | 1瓦 | 1 | NIHSS、BI、mRS | 显示出一定程度的神经功能 恢复 |
| 亚急性 | |||||||||
| [ 13 ] | 印度 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 2–19 × 10 8 | 静脉 | 2-4瓦 | 11 | NIHSS、BI、mRS、PET | 良好的结果大多 出现在早期治疗组 |
| [ 5 ] | 印度 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 5×10 7 | 静脉 | 3-4米 | 1（3） | 调频、移动BI | 安全的 |
| [ 15 ] | 巴西 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 2–5 × 10 8 | 静脉 | 1-3M | 5 | 美国国立卫生研究院 | 大脑中的细胞稀缺（1%），与IV（7%）相比，IV （21%）在肺中显示出较高的细胞分布 |
| [ 14 ] | 印度 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 2.8×10e7 | 静脉 | 18D | 59(59) | BI、MRS、NIHSS、PET | 与对照相比没有显着恢复 |
| [ 20 ] | 日本 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 2.5–3.4×10 8 | 静脉 | 7–10 天 | 12 | mRS、NIHSS、SPECT、PET | 与历史对照相比，NIHSS（但不是 mRS、BI）恢复更好 |
| [ 22 ] | 韩国 | 自体 | 骨髓间充质干细胞 | 1×10 8 | 静脉 | 1-2米 | 5 (25) | BI、MRS、NIHSS | 细胞治疗组的 神经功能恢复优于对照组 |
| [ 28 ] | 韩国 | 自体 | 骨髓间充质干细胞 | 1×10 8 | 静脉 | 2M | 16(36) | mRS，生存 | 五年内恢复更好，死亡率更低 |
| [ 26 ] | 日本 | 自体 | 骨髓间充质干细胞 | 0.8–1.5×10 8 | 静脉 | 1–4M | 12 | 美国国立卫生研究院 | 移植后恢复主要为 0-1W |
| [ 24 ] | 中国 | 自体 | 骨髓间充质干细胞 | 3×10 8 | 静脉 | 1M | 12（6） | mRS、NIHSS、BI | 与对照组相比没有神经学差异 |
| [ 27 ] | 法国 | 自体 | 骨髓间充质干细胞 | 1 或 3 × 10 8 | 静脉 | 1-2米 | 16(15) | NIHSS、MRS、BI | 总体没有变化，但运动功能评估显示有所改善 |
| [ 36 ] | 中国 | 同种异体 | UCBC & NPC | 1.2×10 8（UC） | 静脉 | 2 & 3 M | 2 | NIHSS、BI、mRS | 显示出一定程度的神经功能恢复 |
| [ 2 ] | 巴西 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 1–5 × 10 8 | 动脉 | 2-3M | 6 | SPECT | 2小时后大脑中发现细胞，但24小时后未发现细胞 |
| [ 3 ] | 巴西 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 1–5 × 10 8 | 动脉 | 2-3M | 6 | 美国国立卫生研究院、SPECT | 安全，但6名患者中有4名注射后24 小时看不到细胞 |
| [ 15 ] | 巴西 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 1-5×10 8 | 动脉 | 1-3M | 7 | 美国国立卫生研究院 | 脑细胞稀缺 (1%)，与IV (13%) 相比， IA (41%) 在肝脏中显示出较高的细胞分布 |
| [ 11 ] | 埃及 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 1×10 6 | 动脉 | 2-4瓦 | 21(18) | NIHSS、mRS、BI、 | 与对照组相比，IA 治疗并未改善神经功能恢复 |
| [ 8 ] | 印度 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 5×10 8 | 动脉 | 1-2瓦 | 10 (10) | BI、NIHSS、mRS | 治疗组恢复良好 （P=0.06） |
| [ 17 ] | 美国 | 自体 | BMMNC (ALD) | 3×10 6 | 动脉 | 2-3瓦 | 29 (17) | mRS、NIHSS、BI | 与对照相比无统计学差异 |
| [ 34 ] | 中国 | 同种异体 | UCBC & NPC | 2×10 7 | 动脉 | 11–22 日 | 3 | 太太 | 三分之二的 患者神经功能恢复 |
| [ 42 ] | 俄罗斯 | 同种异体 | 胎儿神经元细胞 | 2×10 8 | 鞘内或脑室内 (IT) | 4M | 1 | 卡诺夫斯基评分 | 细胞处理显示 得分提高了33% |
| [ 36 ] | 中国 | 同种异体 | UCBC & NPC | 3×10 7（UC：IV）、1.5×10 7（UC：IT）、1.8×10 7（NPC：IT） | 静脉及鞘内或脑室内 | 2瓦 | 1 | NIHSS、BI、mRS | 显示出一定程度的神经功能恢复 |
| 慢性的 | |||||||||
| 印度 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 6–7 × 10 7 | 静脉 | 5-14米 | 20(20) | FM、mBI、阿什沃思 | 与对照相比无差异 | |
| [ 21 ] | 印度 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 5×10 7 | 静脉 | 6-15米 | 11（9） | 调频、移动BI | mBI显着改善，但 FM没有显着改善 |
| [ 4 , 5 ] | 印度 | 自体 | 骨髓间充质干细胞 | 5–6 × 10 7 | 静脉 | 8-12米 | 6（6） | BI、FM、阿什沃思 | 与对照相比长达4年没有显着差异 |
| [ 29 ] | 美国 | 同种异体 | BMSC（缺氧处理） | 1×10 8 | 静脉 | 7 M-25 Y | 36 | 美国国立卫生研究院、BI | 与基线相比观察到显着恢复 |
| [ 7 ] | 印度 | 自体 | 骨髓间充质干细胞/骨髓基质细胞 | 5-6×10 7 | 静脉 | 3M-2Y | 20(20) | 调频、移动BI | mBI显着改善 |
| [ 18 ] | 印度 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 6×10 7 | 鞘内或脑室内 (IT) | 4 M-12 Y | 14 | FIM | 显示康复，但这项研究包括出血性中风 |
| [ 37 ] | 中国 | 自体 | CD34+（外设） | 1–3 × 10 7 | 鞘内或脑室内 (IT) | 1–7 是 | 8 | 美国国立卫生研究院、BI | 患者表现出康复，但这可能是由于自然病程所致 |
| [ 42 ] | 俄罗斯 | 同种异体 | 胎儿神经元细胞 | 2×10 8 | 鞘内或脑室内 (IT) | 8M-1.5Y | 6 (6) | 卡诺夫斯基评分 | 细胞治疗组表现出更好的恢复 |
| [ 23 ] | 美国 | 自体 | ADSC（无培养） | ND | 鞘内或脑室内 (IT) | 1 是 | 1 | ND | 稳定的 |
| [ 19 ] | 古巴 | 自体 | 骨髓基质细胞核细胞 | 1–5 × 10 7 | 脑内 (IC) 途径 | 3–5 岁 | 3 | BI、NIHSS、SSS | 与术前相比 发现恢复情况 |
| [ 33 ] | 台湾 | 自体 | CD34+（外设） | 3–8 × 10 6 | 脑内 (IC) 途径 | 6 M-5 Y | 15(15) | NIHSS、ESS、MRS | 统计上显着的恢复 |
| [ 30 , 31 ] | 美国 | 同种异体 | BMSC（基因修饰） | 2.5、5、10×10 6 | 脑内 (IC) 途径 | 7-36米 | 18 | ESS、NIHSS、FM | 观察神经功能恢复（ESS、NIHSS、FM测试） 长达2年 |
| [ 41 ] | 美国 | 同种异体 | 胎儿神经元细胞 | 2 × 10 6 ( n = 8) 或 6 × 10 6 ( n = 4) | 脑内 (IC) 途径 | 7 M-5 Y | 12 | BI、ESS、NIHSS | 6 x 10 6 的恢复效果优于 2 x 10 6 |
| [ 39 ] | 英国 | 同种异体 | 胎儿神经元细胞 | 2、5、10、20×10 6 | 脑内 (IC) 途径 | 1–4 岁 | 11 | NIHSS、BI、阿什沃斯 | 观察到神经功能恢复（NIHSS 中位数为 2） |
| [ 43 ] | 英国 | 同种异体 | 胎儿神经元细胞 | 2×10 7 | 脑内 (IC) 途径 | 2M-1年 | 23 | 一只老鼠 | 上肢功能从基线恢复 |
| [ 40 ] | 美国 | 同种异体 | 胎儿神经元细胞 | 5、10×10 6 | 脑内 (IC) 途径 | 1–6 岁 | 18（4） | ESS、NIHSS、FM、ARAT | 神经功能恢复 （主要终点）没有差异，但在一些测试中显示部分恢复 |
| [ 38 ] | 中国 | 同种异体 | OEC | 1×10 6 | 脑内 (IC) 途径 | 3Y | 1 | 双 | 言语和步态恢复 |
| [ 38 ] | 中国 | 同种异体 | OEC & NPC | 1×10 6和 2×10 6 | 脑内 (IC) 途径 | 5年 | 1 | 双 | 运动功能恢复 |
| [ 44 ] | 美国 | 异种的 | Fetal Porcine cell | 2×10 7 | 脑内 (IC) 途径 | 1.5–10 岁 | 5 | BI、RS、NIHSS | 略有恢复，但2名患者出现 不良事件（癫痫发作和运动缺陷） |
| [ 38 ] | 中国 | 同种异体 | OEC & NPC | 1×10 6和 2×10 6 | 脑内 (IC) 途径与脑室内 (IT)(NPC) | 1–20 岁 | 4 | 双 | 步态恢复 |
| [ 36 ] | 中国 | 同种异体 | UCBC& NPC | 3×10 7（UC：IV）、1.5×10 7（UC：IT）、1.8×10 7（NPC：IT） | 静脉及鞘内或脑室内 (IT) | 10月和2年 | 2 | NIHSS、BI、mRS | 显示出一定程度的神经功能 恢复 |
自体BMMNCs占细胞的最大部分，其次是自体骨髓干/基质细胞。还使用少量其他来源的细胞，例如UCBC和脂肪来源的干细胞，或神经元祖细胞。细胞剂量差异很大，介于1×106至1×109之间，而移植途径包括静脉内 (IV)、动脉内 (IA)、鞘内或脑室内 (IT) 和脑内 (IC) 途径。血管内途径（IV和IA）似乎提供比IC移植更高的细胞数量（高达109个细胞）(图2）。这是因为IC移植限制了可移植的细胞数量，以避免对大脑产生质量效应，而血管内移植则不会。IV移植似乎在急性至亚急性期更可取，而IC或IT移植大多在慢性期进行。
请注意，急性期首选静脉移植，而慢性期首选脑内移植。
未来方向
虽然临床试验的结果很有希望，但还有其他因素，如监管部门的批准和广泛使用干细胞治疗缺血性中风的总体成本需要考虑。关键是要在生产的电池质量和所涉及的成本之间取得平衡，这两个显然相互矛盾的参数。
生产优质细胞（GMP级）
大多数临床试验，尤其是那些使用自体细胞的临床试验，完全在一家医院内进行，细胞制备也在现场完成。一些临床试验提到了GMP级细胞生产，而其他的则没有。
GMP是确保质量控制药品生产以将风险降至最低的系统。它涵盖了生产的各个方面，例如材料的处理和检查，根据标准操作程序（SOP）生产药品，药品的适当包装和交付管理。遵循 GMP既费时又费钱，但是，除非遵循GMP，否则这些细胞在许多国家都不符合药物使用条件。问题在于每个国家都有自己的GMP要求。制药公司需要满足药品生产所在国的要求。许多监管机构正在共同努力制定一套通用的药物审批规则，该政策有助于未来更快地实现药物开发和审批。
以低成本生产细胞
许多临床试验是作为面向研究人员的试验执行的，政府或公共资金用于细胞生产。细胞制备可能非常昂贵，并且要将干细胞标准化作为标准治疗方法，需要将成本降至最低。当前的细胞扩增程序需要经验丰富的技术人员的专业知识。异基因干细胞适用于使用自动化细胞生产机器进行批量生产；然而，当涉及到自体干细胞时，需要创新技术，这种技术是按订单生产的，难以适应自动化生产。
细胞物流是另一个关键问题。干细胞与普通的低分子药物化合物的不同之处在于，干细胞的功效取决于活力，这意味着必须充分保存细胞。干细胞的冷冻和运输在临床试验中经常采用，但冷冻保存的试剂中含有可能有毒的试剂DMSO，并且在极低温（使用液氮）下运输成本高。因此，以可承受的成本生产和转移干细胞需要进一步优化。
结论
干细胞疗法有望改善那些已达到急性期的缺血性中风患者的后遗症，目前尚无经过证实的治疗方法。临床试验的结果是有希望的，因为大多数用于干细胞移植的方法似乎是安全的。似乎在急性期首选静脉内或动脉内移植，其目的是改善全身和局部炎症，不需要细胞移植。或者，在慢性期优选脑内移植，其中细胞移植被认为是细胞治疗的目标。
随着再生医学技术的发展，干细胞在脑卒中的恢复治疗中取得了重大的进展。国内外研究证实干细胞治疗脑卒中，能明显改善患者的神经功能，提高生活自理能力，改善患者的生活质量。相信未来脑卒中问题能被解决！
参考资料：Kawabori, M.; Shichinohe, H.; Kuroda, S.; Houkin, K. Clinical Trials of Stem Cell Therapy for Cerebral Ischemic Stroke. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 7380. https://doi.org/10.3390/ijms21197380
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