干细胞移植治疗脊髓损伤的临床试验

脊髓损伤（SCI）主要由交通事故、跌倒和运动相关损伤等严重外伤引起，全世界有超过 100 万患者患有 SCI 相关瘫痪。随着社会老龄化进程的加快，老年SCI患者因低能量跌倒而增多。SCI 不仅会导致运动功能缺陷，例如瘫痪，还会导致许多其他严重的医疗问题，包括呼吸系统、泌尿生殖系统和皮肤问题（图1) 。除了严重的医疗问题外，SCI患者通常都很年轻，需要更长时间的医疗和社会护理，导致严重的社会经济问题，不仅对患者及其护理人员，而且对社会也是如此。

因此，人们热切期待开发创新的SCI治疗方法。然而，在SCI动物模型中产生积极结果的各种药物，包括甲泼尼龙琥珀酸钠、纳洛酮、甲磺酸替拉扎特和尼莫地平，在人体临床试验中均未显示出有益效果。这种失败通常归因于SCI涉及多种类型的细胞损伤，这些损伤会随着时间的推移而变化，这使得单一药物难以充分减轻损伤。在这种情况下，干细胞疗法引起了人们的极大兴趣，因为它们提供了多种恢复机制来改善SCI相关损伤。世界范围内开展了大量关于干细胞治疗脊髓损伤的实验研究和临床试验。

本综述简要总结了SCI的病理生理学和干细胞的治疗潜力，并回顾了已发表的临床试验，及都有哪些干细胞可以移植治疗脊髓损伤。

SCI可导致运动功能缺陷的瘫痪和痉挛增加。
感觉障碍包括损伤平面以下的严重镇痛和异常性疼痛。
SCI 还可以通过导致抑郁症和可能的自杀来影响患者的精神。
需要治疗循环系统、消化系统和泌尿生殖系统的损伤，以及皮肤问题。

脊髓损伤的病理生理学和治疗靶点

SCI包括两种截然不同的机制。一种是脊髓受压挫伤引起的原发性损伤，导致损伤时神经元和神经胶质细胞膜的损伤以及微血管系统的破坏。另一种是继发性损伤级联，包括出血和水肿引起的组织肿胀、炎症、细胞毒性自由基和兴奋性毒性物质的产生以及过度神经胶质增生，其发展需要数小时至数月。常规进行超早期手术干预，包括脊髓减压和脊柱固定，但通常很难从SCI中完全恢复，因为原发性损伤在受伤时已经发生。因此，目前脊髓损伤治疗的主要目标是减少或停止继发性损伤级联，继发性损伤级联可分为急性（数日内）、亚急性（数日至6个月）和慢性（>6个月）相 (图2)。

干细胞移植治疗脊髓损伤的作用机制

已经付出了广泛的努力来阐明干细胞移植治疗脊髓损伤的作用模式，并且已经发表了多篇描述性评论。已显示移植细胞在SCI的不同阶段发挥各种神经和血管保护作用。这些细胞不仅重组神经元网络，而且具有减少局部和全身炎症、支持轴突再生和突触萌芽以及减少神经胶质疤痕的能力。

这些机制可以细分为三种不同的机制：细胞替代（细胞分化）、功能多能性（护理效应）和干细胞再生。可以通过将移植细胞分化为神经元或血管细胞来补偿丧失的功能来实现细胞替代。功能性多能性描述了移植细胞分泌的各种营养因子，这些因子有助于改善神经元损伤或再生新的神经元回路。干细胞再生也发生在脊柱中，其中移植的细胞激活宿主神经元干细胞的再生。

干细胞移植治疗脊髓损伤的临床试验

已发表的临床试验列于表格1并分为急性、亚急性和慢性。一些研究在单个试验中同时包括亚急性和慢性患者，在这些情况下，患者根据治疗时间进行分组。

参考编号	杂志	PMID	作者	国家	细胞类型	细胞类型	剂量	路线	患者类型	患者编号	患者特征（亚洲：AD 或其他）	主要功能成果	主要不良事件
[ 12 ]	细胞移植	29871514	晓	中国	同种异体	UMSC&脚手架	4 × 10 7	脊柱上	急性	2个	一种	100% 亚洲改善 (C:2)
[ 13 ]	细胞移植	17269439	西科娃	捷克共和国。	自体的	BMMNC	1.0 × 10 10	动脉	亚急性	5个	甲：4，乙：1	亚洲改善 40%
[ 13 ]	细胞移植	17269439	西科娃	捷克共和国。	自体的	BMMNC	1.0 × 10 10	静脉的	亚急性	9	一个：7，乙：2	ASIA 没有改善，SEP/MEP 有一些改善
[ 14 ]	细胞疗法	19903102	朋友	印度	自体的	骨髓间充质干细胞	6 × 10 7 /公斤	热能	亚急性	15	A11、C4	没有得到改善
[15]	临床神经外科。	22464434	卡拉穆兹安	伊朗	自体的	骨髓间充质干细胞	7–12 × 10 6	热能	亚急性	11	一种	亚洲改善 46% (C:5)，控制 15%
[ 16 ]	细胞疗法	26971680	萨蒂	巴基斯坦	自体的	骨髓间充质干细胞	1.2 × 10 6	热能	亚急性	3个	一种	安全的
[ 17 ]	脊髓医学杂志	26208177	赫尔	韩国	自体的	AMCS	9 × 10 7	热能	亚急性	3个	A2, B1	ASIA 感觉变化（改善2，下降1）
[ 18 ]	干细胞	17464087	允	韩国	自体的	BMMNC	2 × 10 8	脊	亚急性	35	一种	亚洲改善 19%（控制 8%）	33% 的患者出现新的疼痛
[ 19 ]	神经可塑性	26568892	胫	韩国	同种异体	国家安全委员会	1 × 10 8	脊	亚急性	19	答：17，乙：2	亚洲改善 26%（A 到 B：1，A 到 C：2，B 到 D：2）
[ 20 ]	神经外伤杂志	28225648	安德森	美国	自体的	许旺细胞	5、10 和 15 × 10 6	脊	亚急性	6个	一种	FIM 和其他方面的改进
[ 21 ]	神经外科	30180779	列维	美国	同种异体	国家安全委员会	4 × 10 7	脊	亚急性	1个	乙	改善运动评估
[ 22 ]	Br J 神经外科杂志	21749185	巴诺特	印度	自体的	骨髓间充质干细胞	书脊：6 至 24 × 10 7；膜：6 至 12 × 10 7	脊柱和脊柱	亚急性	2个	一种	没有得到改善
[ 23 ]	细胞移植	19364066	格夫纳	厄瓜多尔	自体的	CD34+	4 × 10 8	脊髓、鞘膜和静脉	亚急性	3个	一种	亚洲改善 67% (C:2)
[ 24 ]	细胞疗法	16793729	莫维利亚	阿根廷	自体的	骨髓间充质干细胞	5 至 10 × 10 9	静脉的	慢性的	2个	不适用	电机/SEP 恢复	没有任何
[ 25 ]	牛实验生物医学	18214319	切尔内赫	俄罗斯	自体的	BMMNC	3.6 × 10 7	静脉和脊髓	慢性的	18	不适用	与对照相比，原始比例有所提高
[ 13 ]	细胞移植	17269439	西科娃	捷克共和国。	自体的	BMMNC	1.0 × 10 10	动脉	慢性的	1个	C	0% ASIA 改善，一些 SEP/MEP 改善
[ 26 ]	脊髓	19333245	克里斯坦特	巴西	自体的	CD34+	1.5 × 10 8	动脉	慢性的	29	完全的	SEP 回收率 (67%)
[ 13 ]	细胞移植	17269439	西科娃	捷克共和国。	自体的	BMMNC	1.0 × 10 10	静脉的	慢性的	5个	甲：4，乙：1	0% ASIA 改善，一些 MEP 改善
[ 27 ]	干细胞开发	21303266	镭	韩国	自体的	美国超导公司	4 × 10 8	静脉的	慢性的	8个	甲乙	亚洲改善 12.5%（A 到 C：1）	没有SAE
[ 14 ]	细胞疗法	19903102	朋友	印度	自体的	骨髓间充质干细胞	6 × 10 7	热能	慢性的	10	A9、C1	0% ASIA 改善，一些运动/感觉改善
[ 28 ]	Neurorehabil 神经修复	20660620	基什克	埃及	自体的	骨髓间充质干细胞	3–6 × 10 7	热能	慢性的	43	A:40, C:3	亚洲改善 30%（对照 16%）	神经性疼痛 24/43
[ 29 ]	细胞移植	22507680	弗罗洛夫	俄罗斯	自体的	CD34+	24–51 × 10 6	热能	慢性的	20	不适用	SEP/MEP 改进 (15–20%)
[ 30 ]	细胞移植	23452836	埃尔凯尔	埃及	自体的	骨髓间充质干细胞	1.2 × 10 8	热能	慢性的	50	甲：15，乙：35	亚洲改善 34%（对照 0%）
[ 16 ]	细胞疗法	26971680	萨蒂	巴基斯坦	自体的	骨髓间充质干细胞	1.2 × 10 6	热能	慢性的	6个	一种	安全的
[ 17 ]	脊髓医学杂志	26208177	赫尔	韩国	自体的	AMCS	9 × 10 7	热能	慢性的	11	A10, D1	ASIA感官变化（改善8）
[ 31 ]	细胞疗法	28089079	牧童	西班牙	自体的	骨髓间充质干细胞	120×10 6	热能	慢性的	10	乙：4，丙：5，丁：1	亚洲得分提高
[ 32 ]	细胞疗法	29853256	牧童	西班牙	自体的	骨髓间充质干细胞	3 × 10 8	热能	慢性的	11	A3: B:4, C:3, D:1	亚洲改善 27%
[ 33 ]	脊髓医学杂志	16859223	利马	西班牙	自体的	嗅粘膜	不适用	脊	慢性的	7	一种	亚洲改善 29%（A 到 C：2）	感觉恶化：1
[ 34 ]	脑	18689435	麦凯辛	西班牙	自体的	嗅粘膜	1.2–2.8 × 10 7	脊	慢性的	3个	一种	无功能改进
[ 35 ]	神经科学快报	18662744	萨贝里	伊朗	自体的	许旺细胞	3–4.5 × 10 6	脊	慢性的	4个	A:2, C:2	亚洲改善 25%（1:C 到 D）
[ 36 ]	细胞疗法	18615345	德达	火鸡	自体的	CD34+	1 × 10 7	脊	慢性的	9	一种	100% 亚洲改善 (B:2, C:7)
[ 37 ]	Neurorehabil 神经修复	19794133	利马	西班牙	自体的	嗅粘膜	不适用	脊	慢性的	20	甲：15，乙：5	55% 亚洲改善（A 到 B：2，A 到 C：6，B 到 C：3）
[ 38 ]	脑资源	23948102	傣族	中国	自体的	骨髓间充质干细胞	2 × 10 7	脊	慢性的	20	一种	亚洲改善 45%（A 到 B：9）
[ 39 ]	干细胞研究	25406723	门东卡	巴西	自体的	骨髓间充质干细胞	4–52 × 10 6	脊	慢性的	12	一种	亚洲改善 58% (B:6, C:1)
[ 40 ]	医学翻译杂志	25209445	程	中国	同种异体	UMSC	4 × 10 7	脊	慢性的	10	一种	ASIA 评分改善（细胞：70%，康复：36%，对照：0%）
[ 41 ]	细胞疗法	29784434	牧童	西班牙	自体的	骨髓间充质干细胞	3 × 10 8	脊	慢性的	6个	A:3, B:2, D:1	亚洲得分提高
[ 42 ]	细胞干细胞	29859175	柯蒂斯	美国	同种异体	国家安全委员会	1.2 × 10 6	脊	慢性的	4个	一种	肌电改善
[ 43 ]	神经外科	30180779	列维	美国	同种异体	国家安全委员会	2 × 10 8和 4 × 10 8	脊	慢性的	24	一个，乙	改善运动评估
[ 44 ]	细胞移植	25372344	祖比	美国	自体的	CD34+	7.6 × 10 7	脊柱和脊柱	慢性的	19	一种	亚洲改善 47%（B​​:7，C:2）
[ 22 ]	Br J 神经外科杂志	21749185	巴诺特	印度	自体的	骨髓间充质干细胞	书脊：6 至 24 ×10 7；膜：6 至 12 × 10 7	脊柱和脊柱	慢性的	11	一种	亚洲改善 9%（A 到 B：1）
[ 45 ]	神经外科	22127044	公园	韩国	自体的	骨髓间充质干细胞	书脊：8 × 10 6；膜：4 × 10 7	脊柱和脊柱	慢性的	10	甲：4，乙：6	SEP/MEP 改进 (30%)
[ 46 ]	神经外科	26891377	哦	韩国	自体的	骨髓间充质干细胞	书脊：1.6 × 10 7；膜：3.2 × 10 7	脊柱和脊柱	慢性的	20	乙	原始比例改进 (13%)
[ 47 ]	细胞疗法	27311799	牧童	西班牙	自体的	骨髓间充质干细胞	书脊：5 至 150 × 10 6；膜：30 × 10 6	脊柱和脊柱	慢性的	12	一种	亚洲改善 33% (B:3, C:1)
[ 23 ]	细胞移植	19364066	格夫纳	厄瓜多尔	自体的	CD34+	4 × 10 8	脊髓、鞘膜和静脉	慢性的	5个	A2、B1、C2	亚洲改善 75%
[ 48 ]	临床移植	20353375	库马尔	印度	自体的	BMMNC	3–5 × 10 8	热能	不适用	264	A:233, B:7, C:22, D:	亚洲改善 30%
[ 70 ]	细胞移植	22507683	夏尔马	印度	自体的	BMMNC	1 × 10 6 /公斤	热能	不适用	4个	不适用	亚洲改善 25%

大多数临床试验处于早期阶段（1/2 期），这些试验主要针对严重受伤 (ASIAA) 的慢性期（>6个月）患者。这个决定似乎是可以理解的，因为现阶段没有其他有效的治疗方法可以治疗危重症患者。经常使用间充质基质/干细胞 (MSC)，并且通常选择骨髓作为供体来源。自体细胞比同种异体细胞更常用，这可能是由于早期试验中遇到的安全问题。给药途径因试验而异，但一般而言，鞘内和脊柱内给药优于静脉内或动脉内给药。

脊髓损伤急性期

鉴于大多数动物临床前实验是在急性期（受伤后24小时内）进行的，缺乏急性期临床试验有些令人惊讶。在急性期，不可能获得足够的自体细胞，因为它们需要数周的时间才能扩增。肖等报道了在急性期患者身上使用同种异体脐带来源的MSCs，他们在受伤后约24小时使用胶原支架将细胞移植到脊髓上。两名完全损伤 (ASIAA) 患者报告功能恢复，显示恢复至不完全损伤 (ASIAC)。然而，在SCI的急性期，自发恢复是可能的，干细胞治疗的结果必须进一步检查并与对照患者的结果进行比较。

脊髓损伤的亚急性期

在这篇综述中，我们将亚急性期定义为SCI后2天至6个月的时期。自体MSCs最常用于亚急性期患者；然而，也对从胎儿获得的同种异体神经元干细胞进行了检查。干细胞治疗的结果因试验而异，一组试验报告没有显着恢复，而另一组试验报告说， 46%的ASIAA患者在接受鞘内骨髓治疗后恢复到ASIAC。衍生的间充质基质细胞（BMSC）注射液相对于对照组只有15%。值得注意的是，Yoon等人发现当患者在受伤后8周内接受治疗时，脊柱内 BMMNC 注射有效（ASIA 改善：30%），而在受伤后8周以上进行移植时无效（0%）。此外，他们报告说治疗结果高于匹配对照（ASIA改善：7.6%）。在同一试验中比较了移植途径，据报道动脉内注射比静脉内注射 (1.0×10¹⁰BMMNC) 的功能恢复更好。

脊髓损伤慢性期

大多数临床试验是在慢性期进行的，此时自发康复的希望微乎其微。不同试验的结果各不相同，有些试验显示ASIA损伤量表没有改善，而其他试验报告的恢复率高达100%。然而，没有报告ASIA损伤量表测量的恢复的研究仍然显示在其他测试中有一定程度的改善，例如SEP或MEP。此外，一些报告分析了匹配对照患者，据报道干细胞治疗组的恢复率更高。

Cheng等人的一项随机研究。 将34名ASIA A级SCI患者随机分为三组（细胞移植组、康复组和对照组），发现只有细胞移植组与治疗前相比，在运动、感觉和泌尿方面有显着恢复。

El-kheir等人将70名患者随机分为治疗组和对照组，据报道，接受鞘内BMSC移植的患者中有34%的 ASIA 损伤量表有所改善。

治疗脊髓损伤的干细胞类型有哪些

许多干细胞类型，包括MSCs、嗅鞘细胞 (OECs)、雪旺氏细胞、少突胶质祖细胞 (OPCs)、神经干细胞 (NSCs)、胚胎干细胞 (ESCs) 和诱导多能干细胞 (iPSCs)作为有前途的细胞来源进行了深入研究，并在临床试验中进行了测试。

MSC和MNC

MSCs已经证明它们能够通过免疫调节、促血管生成信号、神经营养因子分泌和神经分化来改善组织损伤和促进功能恢复，这些结果鼓励了使用MSCs治疗SCI的大量临床前实验。MSCs 比其他干细胞有几个优势。此外，MSC具有相对较低的致瘤性风险，并且不存在伦理问题。大多数已发表的临床试验使用BMSCs或BMMNCs，很少使用其他来源的MSCs或MNCs，例如脐带或脂肪（表格1)。使用自体脂肪组织来源的间充质基质细胞 (CELLTOP) 的I期临床试验正在进行中，初步报告显示第一位患者的结果良好，没有安全问题。

造血干细胞

表达CD34以及来自骨髓和外周血的造血干细胞也相对频繁地用于SCI治疗的临床试验。由于造血细胞作为骨髓移植抗白血病的供体来源有着悠久的历史记录，明确的方法和经过验证的长期安全性是其使用的主要优势。

OECs

OECs围绕着嗅觉神经元，推测它们的功能是清除中枢神经系统 (CNS) 和鼻粘膜之间边界周围的病原体和碎片。此外，据报道它们表达促进嗅觉再生的神经营养因子。OECs可以从鼻粘膜和嗅球中获取并移植到脊髓中。临床试验证明了OEC移植治疗SCI的安全性和可行性，根据荟萃分析报告的严重不良事件没有增加；然而， OEC在此应用中的功效被认为是有限的。

神经干细胞

NSC 是自我更新的多能祖细胞，能够分化为神经细胞、少突胶质细胞和星形胶质细胞。虽然这些细胞主要存在于中枢神经系统的胎儿发育阶段，但它们也存在于数量有限的其他区域，例如脑室旁的脑室下区和成人大脑中的脊髓中央管。NSCs通过促进少突胶质细胞存活和轴突内鞘提供神经保护作用。已经报道了几项使用NSC的临床试验，其中一个问题涉及公司赞助的临床试验的提前终止。Stem Cells Inc.启动了一项临床试验，显示出一定程度的运动改善；但出于商业考虑，试验提前终止。这是功能恢复、成本效益和利润方面的重要一课。

胚胎干细胞

ESC具有多能性，被认为是治疗 SCI 最有前途的细胞来源之一。ESC 可以在体外条件下分化成多种细胞类型，包括神经元、神经胶质细胞和内皮细胞，并有可能替代 SCI 中受损的神经元网络。然而，根据定义，胚胎干细胞需要从胚胎细胞中获取，这引发了重大的伦理问题。Geron Corporation 于 2010 年启动了针对 SCI 的基于人类ESC的疗法的I期临床试验，但表面上出于经济考虑，他们宣布他们将在移植计划的 10 名患者中的4名患者后停止临床试验，以及该试验的结果还没有被释放。

iPS细胞

从患者身上采集的iPSC可能不需要免疫抑制剂治疗，并成功避免了与ESC采集相关的伦理问题；然而， iPSC的致瘤性尚未完全了解。多种细胞类型，例如NSC和MSC，已从iPSC分化并移植到SCI动物模型中。日本研究人员宣布他们即将开始使用iPSC进行临床试验。

结论

干细胞表达和分泌多种生物因子，参与抗炎，免疫调节，神经营养和血管生成作用，可通过提供修复损伤的细胞因子，促进脊髓受损组织修复，或防止损伤进一步加重；促进脊髓损伤空洞区形成桥接，引导神经再生、调节免疫微环境等。同时，干细胞还能分泌神经营养因子，促进血管再生，抑制炎性反应。

希望随着医学的进步，在不久的将来，脊髓损伤患者的治疗不再仅依赖于支持性护理，而是能有更多干细胞治疗手段，为处于绝望边缘的患者带来新生！