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科学实证:间充质干细胞对脊髓损伤患者功能恢复效果显著

2025年3月24日,日本庆应义塾大学研究团队宣布,全球首个利用诱导多能干细胞(iPS细胞)治疗脊髓损伤(Spinal Cord Injury, SCI)的临床试验取得突破性进展:4名受试者中2人运动功能显著改善,且未观察到严重不良反应。这一里程碑式成果不仅为脊髓损伤再生医学注入了强心剂,更凸显了干细胞疗法从基础研究迈向临床转化的巨大潜力。然而,iPS细胞的致瘤风险、伦理争议及高昂成本仍使其临床应用面临挑战。

在此背景下,间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells, MSCs)因其免疫调节、旁分泌效应及低伦理争议等特性,逐渐成为脊髓损伤治疗的又一研究焦点。尽管已有数十项MSCs移植治疗SCI的临床试验报道,但不同研究在细胞来源、移植途径、剂量及干预时机等关键参数上存在显著异质性,导致疗效评价与治疗策略优化仍存争议。

脊髓损伤治疗新证据:间充质干细胞改善运动/感觉功能获18项研究、950例患者验证

近日,国际期刊杂志《细胞神经科学前沿》发表了一篇“间充质干细胞治疗脊髓损伤的评估:系统评价和网络荟萃分析”的研究文章[1]。该研究旨在通过网络荟萃分析评估了18项研究,合计950例SCI患者。主要目的是探讨间充质干细胞(MSC)移植治疗脊髓损伤(SCI)患者的临床疗效,并探讨最佳移植治疗策略。

间充质干细胞治疗脊髓损伤的评估:系统评价和网络荟萃分析
间充质干细胞治疗脊髓损伤的评估:系统评价和网络荟萃分析

研究结果表明:间充质干细胞(MSCs)显著改善脊髓损伤(SCI)后患者的运动、感觉及日常生活活动能力。网络荟萃分析显示,脐带间充质干细胞(UCMSCs)是最有效的细胞来源,鞘内注射(IT)是最佳的移植方式

脊髓损伤的病理机制、临床影响及治疗研究进展

脊髓损伤 (SCI) 是一种严重的、使人衰弱的中枢神经系统创伤性疾病。SCI主要由交通事故、坠落、暴力等造成。SCI通常导致损伤平面以下不同程度的感觉、运动和自主神经系统功能障碍。

SCI的发病机制包括原发性损伤和继发性损伤两类。原发性损伤主要导致神经元和胶质细胞膜的损伤以及微血管系统的破坏,从而造成神经元死亡、血管破裂以及血脊髓屏障的破坏。

继发性损伤分为急性、亚急性和慢性三个阶段。急性期在损伤后48h内,主要以血管破裂为特征。亚急性期有神经元凋亡、轴突脱髓鞘等病理改变,若损伤进展至慢性期,则可导致空洞形成、轴突坏死等。SCI还可引发继发性疾病,包括自主神经系统功能障碍、心血管疾病、认知障碍、慢性疼痛等。

随着对SCI发病机制的不断研究,SCI的治疗方法也取得了相应的进展,包括手术治疗、药物治疗、细胞治疗、亚低温治疗、高压氧治疗以及康复治疗等。SCI可造成不同程度的运动和感觉功能丧失,治疗和康复费用高昂,致残率高,给患者和社会带来沉重的负担。然而,目前尚无明确有效的治疗方法,探索新的干预策略至关重要。寻找脊髓损伤的有效治疗方法已成为亟待解决的问题。

间充质干细胞治疗脊髓损伤的潜力

间充质干细胞 (MSC) 是一种具有自我更新、多向分化和免疫调节能力的祖细胞,通常来源于骨髓、脐带、脂肪组织和牙龈。MSC移植有利于SCI的治疗,其细胞和分子机制包括分泌生物活性分子,促进神经保护、防止进一步的血管损伤、促进血管生成、免疫调节、轴突再生、神经元中继形成和促进髓鞘再生

临床前动物研究已证实MSC移植修复脊髓损伤的巨大潜力,但临床转化尚不顺利。最佳临床移植途径、剂量、时间窗以及MSC移植对脊髓修复的机制、临床安全性和有效性仍需进一步探索。

间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的研究进展及疗效评估

MSC移植是目前脊髓损伤治疗的热点,因此本研究采用网状荟萃分析方法,综合评估不同MSC移植策略对脊髓损伤患者运动功能、感觉功能及日常生活活动的干预效果,以确定最佳移植策略,供临床决策参考。

方法:计算机检索PubMed、Web of Science、Cochrane Library、Embase、中国知网(CNKI)、中国科技期刊数据库(VIP)、万方数据库、中国生物医学文献服务系统(SinoMed)等数据库,检索截止至2024年3月,关于MSC治疗脊髓损伤的临床随机对照研究。两名研究者根据纳入和排除标准独立完成文献筛选和数据提取,采用RevMan 5.4软件评价纳入研究的质量。采用Stata 16.0软件进行网状Meta分析。

通过系统综述和网络荟萃分析间充质干细胞治疗脊髓损伤的结果

研究选择:共检索到5,605篇相关研究,共删除2,868篇重复研究,通过阅读标题和摘要共删除2,571篇研究,仔细阅读全文共删除148篇研究。最后,18项研究,其中8篇英文和10中文版(图1)。

图1:研究选择流程图。

研究特征:共18项研究纳入950例SCI患者,其中MSC组531例,对照组419例。MSC来源包括UCMSC(6项研究)和BMSC(12项研究)。移植途径包括鞘内注射(IT,7项研究)、病灶内注射(IL,7项研究)和静脉注射(IV,2项研究)。

其中一项研究对IT和IV进行了直接比较。此外,两项研究采用IT或/和IV进行MSC移植。还有一项研究未报告具体的移植途径。大多数纳入研究的患者处于SCI慢性期。纳入研究的基本特征如表1所示。

表1:纳入了间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的研究
表1:纳入了间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的研究

间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的临床疗效与策略分析  

1.ASIA运动评分分析:基于16项研究的荟萃分析显示,间充质干细胞(MSCs)移植对脊髓损伤患者ASIA运动评分的改善具有时间依赖性。

在移植后0~3个月,MSC组与对照组无显著差异,但在4~6个月、7~12个月及13~18个月时,MSC组评分显著优于对照组。研究间异质性较高,提示需关注干预时间与疗效的动态关联(图3)。  

图3:SCI患者ASIA运动评分的荟萃分析
图3:SCI患者ASIA运动评分的荟萃分析

2.ASIA感觉评分分析:12项研究数据表明,MSCs移植可显著提升患者ASIA感觉评分,且疗效随观察时间延长逐步增强:0~3个月、4~6个月及7~12个月均具统计学意义。亚组异质性较低(I²<50%),支持固定效应模型结果的稳健性,提示感觉功能恢复可能较运动功能更稳定(图4)。  

图4:SCI患者ASIA感觉评分的荟萃分析
图4:SCI患者ASIA感觉评分的荟萃分析

3.ASIA分级改善率:8项研究显示,MSC组的ASIA分级改善率显著高于对照组。初始异质性较高(I²=43%),但排除1项异常研究后异质性消除(I²=0%),表明部分研究设计差异可能影响结果一致性,需谨慎选择纳入标准以优化证据质量(图5)。  

图5:SCI患者ASIA分级改善的荟萃分析。
图5:SCI患者ASIA分级改善的荟萃分析。

4.日常生活活动(ADL)评分:10项研究证实,MSCs移植对患者ADL能力具有持续改善作用。所有时间亚组(0~3个月至13~18个月)的ADL评分均显著高于对照组,且异质性较低(I²<50%),提示ADL功能恢复可能是MSCs治疗的重要临床终点(图6)。  

图6:SCI患者ADL评分的荟萃分析。
图6:SCI患者ADL评分的荟萃分析。

5. 细胞来源的网络荟萃分析:针对不同MSCs来源(脐带、骨髓等)的分析显示,脐带来源间充质干细胞(UCBMSCs)在ASIA运动、感觉及ADL改善中的疗效均优于骨髓来源(BMSCs)(SUCRA排序:82.2%vs67.7%),但漏斗图提示可能存在发表偏倚,需进一步验证结论可靠性(图7)。  

图7:纳入不同间充质干细胞细胞来源研究的网络荟萃分析。
图7:纳入不同间充质干细胞细胞来源研究的网络荟萃分析。

(A)不同细胞来源ASIA运动评分的网络关系;(B)不同细胞来源ASIA感觉评分的网络关系;(C)不同细胞来源ADL评分的网络关系;(D)ASIA运动评分的SUCRA;(E)ASIA感觉评分的SUCRA;(F)ADL评分的SUCRA;(G)ASIA运动评分的漏斗图;(H)ASIA感觉评分的漏斗图;(I)ADL评分的漏斗图。

6. 移植方式的网络荟萃分析:鞘内注射(IT)在ASIA运动(SUCRA=93.1%)、感觉(97.1%)及ADL(98.5%)改善中均为最优策略,显著优于静脉(IV)或病灶局部(IL)移植。闭环一致性检验(p>0.05)支持模型稳健性,但小样本效应可能影响结果,需更多高质量直接比较研究验证(图8)。  

图8:纳入不同MSCs移植方法研究的网络meta分析。
图8:纳入不同MSCs移植方法研究的网络meta分析。

(A)不同移植方法ASIA运动评分的网络关系;(B)不同移植方法ASIA感觉评分的网络关系;(C)不同移植方法ADL评分的网络关系;(D)ASIA运动评分的SUCRA;(E)ASIA感觉评分的SUCRA;(F)ADL评分的SUCRA;(G)ASIA运动评分的漏斗图;(H)ASIA感觉评分的漏斗图;(I)ADL评分的漏斗图。

总结:间充质干细胞移植对脊髓损伤患者的运动、感觉及生活功能具有显著改善作用,疗效随时间延长逐步显现,且脐带来源与鞘内注射策略可能为最优选择,但仍需关注异质性来源与潜在偏倚对结论的影响。

干细胞治疗脊髓损伤的策略:荟萃分析验证脐带间充质干细胞来源与鞘内注射可行性

脊髓损伤(SCI)是导致感觉、运动及内脏功能部分或完全丧失的严重损伤,尽管全球患者数量随人口增长而增加,但年龄标准化患病率保持稳定。

目前,许多干细胞移植临床试验处于早期阶段(I/II期),其有效性和安全性已得到初步证实。本研究对18项临床对照试验进行了标准化荟萃分析,发现MSC移植明显改善SCI患者的运动功能、感觉功能和日常生活活动能力。我们选取ASIA运动功能评分、ASIA感觉功能评分和ADL评分作为评价指标,进行网状荟萃分析,全面比较不同MSC细胞来源和移植方式的效果。

研究表明,脊髓损伤患者MSC移植后ASIA运动和感觉评分亚组分析的异质性较高。这可能与部分纳入研究样本量小、缺乏严格的纳入和排除标准、缺乏规范的干预措施、没有明确规定使用统一的评估量表和评估时间点等因素有关。

不同细胞来源与移植方式的疗效比较:目前,UCMSC和骨髓间充质干细胞(BMSC)是脊髓损伤临床治疗的常用方法。干细胞注射需要考虑注射方式、剂量、注射时机等因素。干细胞注射的主要方式包括脊髓内注射(IT)、椎板内注射(IL)和静脉注射(IV)。

研究结果表明,从细胞来源来看,UCMSC移植是治疗脊髓损伤最有效的方法。在移植方式方面,IT注射干细胞可直接注入损伤脊髓,相比其他给药途径,其细胞存活时间更长,疗效最佳

  • 陈等(2021)通过荟萃分析发现,IT和移植途径最能改善脊髓损伤患者的神经功能。
  • 陆等(2022)通过对动物研究的系统综述和荟萃分析,发现IT的疗效显著优于IV。

UCMSC主要存在于脐带华通胶、脐血及脐带血管周围组织中。微创经蛛网膜下腔注射被认为是递送UCMSC最安全、最有效的方法。BMSC首次在骨髓中被发现,由于其神经再生、神经保护和免疫调节的特性,有可能成为治疗脊髓损伤的突破。然而,免疫排斥和肿瘤形成的可能性限制了其应用。

BMSC的治疗效果很大程度上取决于可溶性旁分泌因子的释放,其中外泌体 (EXO) 至关重要。BMSC来源的EXO有望取代BMSC的功能。与其他干细胞相比,BMSCs可以来自自体移植,从而避免了社会和伦理问题。

研究结论与未来方向

综上所述,通过分析入选脊髓损伤患者的ASIA量表感觉运动功能评分、ASIA分级改善情况及ADL评分,认为应用间充质干细胞经脊髓损伤部位移植可能是改善脊髓损伤后功能障碍的最佳移植策略。未来的研究应进一步明确其作用机制,关注MSCs移植治疗脊髓损伤的安全性和有效性,并探索更科学有效的移植方案。

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主要参考资料:

[1]Wang R, Wang Y, Yan F, Sun J and Zhang T (2025) Assessment of mesenchymal stem cells for the treatment of spinal cord injury: a systematic review and network meta-analysis.Front. Cell. Neurosci. 19:1532219. doi: 10.3389/fncel.2025.1532219

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