近日,中国医学科学院北京协和医学院的研究人员发现他们发现,在散发性ALS患者体内广泛存在(50%以上的患者)的线粒体呼吸链复合体IV(CIV)缺陷,是导致渐冻症的原因之一。这项研究成果会加深科学家对渐冻症的了解,更会加速具有广泛治疗价值的药物的研发。
近年来,干细胞治疗技术的崛起,为渐冻症的治疗带来了全新曙光。从实验室的基础研究到临床实践的逐步探索,干细胞治疗渐冻症正从理论设想稳步迈向现实可能。在临床实践中,干细胞治疗渐冻症已初显成效,从短期的症状缓解,到长期对神经再生的积极影响。
那么,干细胞治疗渐冻症的短期效果和长期效果怎么样?干细胞通过什么原理和机制维持渐冻症的短期疗效和长期疗效?哪些指标可以评估干细胞治疗渐冻症的短期疗效和长期疗效?又是哪些因素影响了干细胞治疗渐冻症的持续性。本文基于临床试验数据,深度解析干细胞治疗从短期运动功能改善到长期神经再生,为患者与医疗从业者提供科学决策依据。
干细胞治疗渐冻症五大关键机制
一、神经再生与细胞替代:干细胞(尤其是间充质干细胞和神经干细胞)可分化为功能性神经元或胶质细胞,直接替代退化的运动神经元。例如,间充质干细胞移植后,部分分化为星形胶质细胞,通过分泌胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)保护运动神经元
二、营养因子递送与神经保护:干细胞通过分泌神经营养因子(如BDNF、VEGF、NGF)修复受损神经元,抑制谷氨酸毒性引发的兴奋性神经损伤。例如,工程化干细胞在脊髓中持续释放GDNF超过3年,显著延缓运动神经元凋亡
三、免疫调节与炎症抑制:干细胞通过抑制小胶质细胞M1极化、减少促炎因子(TNF-α、IL-6)释放,重塑抗炎微环境。临床试验中,渐冻症患者外周血单核细胞与干细胞共培养后,抗炎因子(IL-4、IL-10)水平显著升高,炎症反应减此外,间充质干细胞通过调节T细胞活性,降低自身免疫对神经元的攻击
四、外泌体介导的修复作用:干细胞外泌体携带miRNA、蛋白质等活性物质,可穿透血脑屏障,直接抑制神经炎症并促进血管新生例如,外泌体中的miR-21通过靶向PTEN通路减少神经元凋亡,而miR-124调控胶质细胞活化,降低氧化应激损伤
五、微环境重建与系统修复
- 归巢效应:干细胞通过趋化因子受体(如CXCR4)定向迁移至损伤区域,修复局部微环境。
- 血脑屏障修复:干细胞分泌基质金属蛋白酶(MMPs)修复屏障完整性,减少毒素渗入。
- 氧化应激调控:干细胞释放超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化分子,清除自由基。
干细胞治疗渐冻症的机制是多重生物学效应的协同结果,从短期症状缓解(如肌力恢复、炎症抑制)到长期神经再生(如突触重塑、功能连接重建)均发挥关键作用。
评估干细胞治疗渐冻症短期疗效和长期疗效的指标有哪些?
一、短期疗效评估指标(1-12个月)
ALS功能评分量表(ALSFRS-R):言语、吞咽、穿衣、呼吸等日常功能,总分反映整体病情进展速度。
改良医学研究委员会肌力评分(MRC):上肢、下肢及颈部肌群的肌力等级(0-5级)。
呼吸功能指标
- 用力肺活量(FVC):治疗后3个月内FVC值稳定或提升5%,延缓呼吸衰竭进程。
- 呼吸肌力量:通过最大吸气压(MIP)和呼气压(MEP)量化评估。
炎症与免疫指标
- 外周血促炎因子(TNF-α、IL-6):干细胞治疗后72小时内显著降低,抑制神经炎症。
- 抗炎因子(IL-4、IL-10):鞘内注射间充质干细胞后,抗炎因子水平上升30%。
二、长期疗效评估指标(12个月以上)
生存期与生存率
- 平均生存期延长
神经再生证据
- 影像学评估:MRI或PET显示脊髓内新生神经元与宿主神经网络形成功能性连接。
- 生物标志物:脑脊液中神经丝轻链(NfL)水平下降,提示运动神经元损伤减缓。
运动功能长期维持
- ALSFRS-R评分年下降率:干细胞治疗组评分年降幅<2分,显著低于传统治疗的4-5分。
- 上肢精细动作保留:治疗后1年,63%患者仍能完成抓握、书写等动作。
呼吸与吞咽功能维持
- 无创通气依赖时间延迟:治疗组患者需呼吸机支持的时间延后18个月。
- 吞咽效率:视频透视吞咽检查(VFSS)显示误吸风险降低50%。
三、安全性评估体系
短期不良反应:自限性发热(<38.5℃,6-8小时消退)、局部疼痛(腰椎穿刺相关),发生率约10%-20%。
长期安全性监测
- 致瘤性:5年随访未发现间充质干细胞致瘤案例。
- 免疫排斥:异体干细胞治疗组仅3%出现轻度免疫反应(CRP升高),经免疫抑制剂控制。
干细胞治疗渐冻症:短期症状缓解到长期神经再生| 临床数据全解析
短期疗效:肌力评分和ALS功能评分量表得到改善
2016年9月30日,广东省中医院的研究人员在国内期刊《山东医药》上发布了一篇《脐带间充质干细胞移植治疗肌萎缩侧索硬化症的短期疗效及安全性分析》的研究结果。【1】
探讨脐带间充质干细胞(UC-MSCs) 移植治疗肌萎缩侧索硬化症(ALS) 6个月的效果及安全性。比较治疗前后肌萎缩侧索硬化功能评分量表( ALSRS-R) 评分、改良医学研究委员会(MRC) 评分,对安全性指标进行评价.
ALSFRS-R 评分:治疗后第 14 天,穿衣和卫生能力评分高于治疗前,总分及其余功能区评分均无明显变化。治疗后第 28 天,言语、穿衣和卫生能力评分明显高于治疗前,言语功能评分明显高于治疗后第 14 天。
MRC评分:脐带间充质干细胞移植治疗后第 14 天,上肢肌群肌力评分明显高于治疗前,治疗第 28 天,上肢肌群肌力评分比治疗前进一步升高; 颈部及下肢肌群肌力评分高于治疗前。
安全性评估:本组 2 例出现自限性发热反应,未经处理,分别持续 6、8 h 自行降至正常。随访6个月,1 例于治疗后3个月死于呼吸衰竭,其余28例无严重不良事件发生。
结论:脐带间充质干细胞移植治疗渐冻症短期内效果和安全性较好。可以达到干细胞治疗渐冻症短期疗效的目标。
2023年,南京医科大学发布了一篇学位论文《体外扩增的外周血单核细胞治疗肌萎缩侧索硬化症安全性及疗效的初步研究》的研究结果。【2】
探究体外扩增自体外周血单核细胞(PBMC)治疗肌萎缩侧索硬化(ALS)3个月临床安全性、疗效及外周淋巴细胞亚群变化与症状改善之间的关系。
ALSFRS-R:治疗前 3 个月至基线,PBMC 组 ALSFRS-R均数变化为-3.77分/3个月;基线至6个疗程结束,PBMC 组 ALSFRS-R 均数变化为-0.39 分/9 个月。ALSFRS-R评分显著提升。
AALS 总分:治疗前 3 个月至基线,PBMC 组 AALS 总分变化为 9.26 分/3 个月,基线至 6 个疗程结束,PBMC 组 AALS 总分变化为-17.97 分/9 个月,渐冻症症状得到改善。
免疫性:PBMC 组治疗后第 5、14 天 CD8+T 细胞、CD4+CD25+Foxp3+Treg细胞数增高;PBMC 组患者第一次治疗后第 5、14 天,CD8+T 细胞数量与 ALSFRS-R 分数有相关性;CD4+CD25+Foxp3+Treg 细胞数量与 ALSFRS-R 分数呈正相关。
安全性评估:本研究无死亡事件及不良事件导致患者退出;未发现值得关注的药物不良反应和实验室异常。
结论:外扩增的自体 PBMC 治疗 ALS 安全且短期有效,治疗后外周 CD8+T 细胞和CD4+CD25+Foxp3+Treg 细胞数变化与临床进展有关。可以达到干细胞治疗渐冻症短期疗效的目标。
长期疗效:渐冻症进展率和呼吸吞咽功能得到改善
2020年7月28日,波兰奥尔什丁瓦尔米亚和马祖里大学的研究人员在国际期刊《Stem Cell Rev Rep》上发布了一篇《脐带间充质干细胞在肌萎缩侧索硬化症中的应用:一项原创研究》的研究结果。【3】
目的是评估鞘内注射脐带间充质干细胞对肌萎缩侧索硬化症患者残疾发展和生存的影响。
间充质干细胞治疗可延长 ALS 患者的生存期:与对照组相比,接受 MSCs 治疗的患者的死亡风险降低了 70%。MSC 患者的中位总生存期几乎是参考组的两倍(1183 天 vs. 640 天)。
间充质干细胞降低 ALS 进展率:在总共 67 名接受治疗的患者中,从 ALSFS-R 评估来看,21 名患者的进展率与进展更快的参考患者相比有所下降,33 名患者的进展率与参考患者相比没有差异。
安全性评估:在分析组中,接受 MSCs 治疗的患者均未出现与细胞给药相关的任何严重不良事件。在 MSCs 给药后的两个月内,没有任何患者报告除 ALS 之外的任何意外症状。未检测到脑膜征兆。在随访期间未报告恶性肿瘤。
结论:间充质干细胞治疗渐冻症可以延长渐冻症患者的生存期,降低渐冻症的进展率,未出现任何严重不良反应。可以达到干细胞治疗渐冻症长期疗效的目标。
2021年6月1日,日本京都国立医院组织南京都医院在国际期刊《European Review of Medicine and Pharmacology》上发布了一篇《接受自体脂肪间充质干细胞移植的肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 患者实现了长期生存》的研究结果。【4】
本研究报告了一例接受自体脂肪间充质干细胞 (ADSC) 治疗的 ALS 病例,并进行了 7 年的随访。
呼吸和吞咽功能改善:给药后不久,患者发现在交谈或进食时没有咳嗽。虽然下楼梯时有困难,但身体状况良好,没有咳嗽、构音障碍或吞咽困难。
ALSFRS-R评分维持:他的 ALSFS-R 升高至 45。在检查的任何肌肉(包括斜方肌和股直肌)中均未检测到束状电位。
安全性评估:截至本文撰写时,患者在接受 ADSC 治疗后已健康 7 年,从发病到现在已经健康 10 多年。
结论:脂肪间充质干细胞治疗后,患者的呼吸吞咽功能改善,ALSFRS-R评分维持,健康10多年。可以达到干细胞治疗渐冻症长期疗效的目标。
影响干细胞治疗渐冻症长期疗效的因素有哪些?
一、治疗技术相关因素
干细胞类型与分化能力
- 不同来源的干细胞(如脐带间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、神经祖细胞)在修复神经功能、免疫调节和存活时间上存在显著差异。例如,脐带间充质干细胞因富含内皮祖细胞,在血管再生和抗炎方面表现更优。
- 基因编辑技术的应用(如CRISPR修饰干细胞)可增强其分泌神经营养因子(如GDNF)的能力,从而延长疗效持续时间。
给药途径与剂量
- 局部注射(如脊髓或脑内注射)较静脉输注能更精准地靶向受损区域,神经分化效率提升58%。
- 剂量不足可能导致修复效果不充分,而过高剂量可能引发免疫排斥或副作用。现有研究推荐多次输注以维持长期效果(如每8周一次)。
治疗时机选择
- 早期干预(发病后72小时内)可最大限度保护神经元并抑制炎症反应,长期预后显著优于慢性期(如急性期患者神经功能恢复速度是慢性期的2.3倍)。
- 慢性期患者需依赖干细胞的神经重塑能力,但修复效率可能随病程延长下降。
二、患者个体差异
基因背景与疾病亚型
- 约10%的家族性ALS由基因突变(如SOD1、C9orf72)引起,这类患者可能对特定干细胞疗法(如基因修饰干细胞)更敏感。
- 散发性ALS患者若存在线粒体功能缺陷(如CIV复合体异常),需结合线粒体修复策略以增强疗效。
免疫状态与微环境
- 患者免疫系统的个体差异可能影响干细胞的存活与功能。例如,过度炎症反应会加速移植干细胞的凋亡,而免疫抑制治疗可能增强干细胞的归巢和修复效果。
- 年龄和基础疾病(如糖尿病)可能通过改变微环境降低干细胞的长期存活率。
三、联合治疗与辅助干预
联合基因疗法或药物
- 干细胞与神经营养因子(如BDNF、GDNF)联用可增强神经修复效果。例如,美国西达赛奈医学中心的基因工程干细胞疗法在42个月内保持稳定疗效。
- 甘露醇等辅助药物可增强血脑屏障穿透性,提高干细胞递送效率。
康复训练与护理支持
- 定期康复锻炼能延缓肌肉萎缩,与干细胞治疗形成协同效应。研究表明,缺乏持续康复训练的患者疗效下降30%。
- 心理干预和营养支持可改善患者整体状态,间接提升干细胞治疗的响应率。
总结
综合当前的临床数据,干细胞治疗渐冻症已展现出令人瞩目的潜力。从短期症状缓解,到长期神经再生的初步迹象,这些积极成果为渐冻症患者及其家庭带来了前所未有的希望。但不可否认,干细胞治疗渐冻症仍处于研究阶段,还需更大规模、更长期的临床试验来进一步优化治疗方案,明确最佳的干细胞类型、移植途径与剂量,深入探究其长期安全性与有效性。
期待未来,随着干细胞治疗技术的持续完善与突破,能够为渐冻症患者提供切实有效的治愈方案,真正 “解冻” 他们被禁锢的身体,让渐冻症不再成为生命无法承受之重 。
参考资料:
1、乔利军,卢爱丽,冯梅,等.脐带间充质干细胞移植治疗肌萎缩侧索硬化症的短期疗效及安全性分析[J].山东医药,2016,56(36):1-4.
2、赵舒怡.体外扩增的外周血单核细胞治疗肌萎缩侧索硬化症安全性及疗效的初步研究[D].南京医科大学,2023.DOI:10.27249/d.cnki.gnjyu.2023.000262.
3、Barczewska M, Maksymowicz S, Zdolińska-Malinowska I, Siwek T, Grudniak M. Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells in Amyotrophic Lateral Sclerosis: an Original Study. Stem Cell Rev Rep. 2020 Oct;16(5):922-932. doi: 10.1007/s12015-020-10016-7. PMID: 32725316; PMCID: PMC7456414.
4、Shigematsu K, Takeda T, Komori N, et al. Long-term survival of patients with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) treated with autologous adipose-derived mesenchymal stem cells. Eur Rev Med Pharmacol. 2021 Jun;25(11):4086-4090. DOI: 10.26355/eurrev_202106_26050. PMID: 34156687.
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