全球每100名儿童中就有1名患有自闭症谱系障碍（ASD），干细胞治疗为其提供了新的干预方向，并首次揭示了临床症状改善与大脑结构变化的内在联系。

近年研究发现，ASD患儿在早期就表现出白质结构的异常发育。一些研究观察到，患儿在6个月时就已经出现白质发育的差异轨迹，其特征是早期分数各向异性（FA）增加，随后白质发育减缓。

而大龄自闭症和成人患者则表现为FA减少。这种白质发育差异与自闭症的严重程度密切相关，无论是在社交领域还是重复行为领域。

干细胞治疗自闭症新发现：临床症状改善与大脑白质束变化相关 | 机制探索

近期，杜克大学研究人员在《干细胞转化医学》（STEM CELLS TRANSLATIONAL MEDICINE）发表了一项开创性研究，通过I期开放标签试验首次探讨了干细胞治疗自闭症后临床症状改善与大脑结构连接变化的关系。

01 白质发育异常与自闭症的关系

大脑白质由神经纤维束组成，负责连接不同脑区，促进信息传递和整合。在ASD患儿中，白质发育异常已成为公认的神经病理特征。

研究表明，ASD患儿的白质发育轨迹与典型发育儿童存在显著差异。早期表现为分数各向异性（FA）值异常增高，表明白质纤维过早成熟；随后却出现发育减缓，导致后期FA值反而低于正常水平。

这种异常发育模式影响了大脑各区域间的有效连接，可能导致ASD核心症状的出现，如社交沟通障碍和重复刻板行为。

02 研究设计与患者特征

这项已在ClinicalTrials.gov注册的临床试验共纳入了25名ASD参与者，其中23人完成了基线、6个月和12个月的访视，19人提供了高质量、无伪影的MRI数据用于最终分析。

这19名参与者的平均年龄为53.95个月，平均非语言发育商数为58，各模块的平均ADOS-2严重程度评分为8，属于中重度自闭症表现。

研究方法获得患儿家属和杜克医院机构审查委员会的批准后，医护人员将制备好的自体脐带血干细胞（细胞量为1×10⁷/kg）回输至患儿体内。术后3、6、9和12个月分别对患儿进行临床评估和MRI扫描。

03 行为改善与脑连接增强的相关性

研究发现，①表1和图2总结了研究结果。所有三种行为结果指标的改善与特定脑区之间连接性的增强显著相关：

• VABS-SS（文兰适应行为量表）、CGI-I（临床总体印象-改善量表和EOWPVT（表达性词汇测试） 的改善与额极和苍白球之间的连接性增强相关
• VABS-SS和EOWPVT 的改善与左半球上颞叶皮层和壳核之间的连接性增强相关
• 社交能力和整体临床评分的改善（通过VABS-SS和CGI-I测量）与颞下皮层和颞上皮层之间的连接性增强相关
• 沟通能力和整体临床改善（通过EOWPVT和CGI-I测量）与额极和颞极之间连接性的增强相关

这些发现首次提供了直接证据，表明干细胞治疗带来的行为改善有明确的神经生物学基础。

04 年龄对治疗效果的影响

研究发现，年龄因素是影响治疗效果的重要变量。所识别连接的子集与基线年龄呈显著负相关（表2），表明年龄较小的儿童从治疗中获益更多。

具体而言，年龄较小的儿童在以下脑区之间的连接性增加更为显著：

• 梭状皮质和颞上皮层
• 丘脑和海马体
• 左半球的颞极和苍白球
• 右半球上颞叶皮层和苍白球

即使在控制基线年龄因素后，VABS-SS较高水平的改善仍然与丘脑和海马之间的连接性增加显著相关，表明白质连接性的增强确实是行为改善的基础。 

05 认知功能与治疗反应的关系

研究还发现，儿童的认知功能水平（非语言智商） 与连接子集的连接性增强呈正相关（表3）。

更高的认知能力与左半球颞上皮层和壳核、梭状回和颞中皮层之间白质连接性的增加有关。

在控制儿童认知功能后，沟通能力的改善和整体临床改善之间的关系（通过EOWPVT和CGI-I测量）以及额叶和颞极之间的连通性增加仍然显著，CGI-I在右半球改善仍然显著。

这表明基线认知功能水平可能作为预测治疗反应的生物标志物。

06 研究意义与临床价值

这项研究的突破性发现在于，它首次证实了自体脐带血干细胞输注后，ASD患儿社交沟通技巧的显著改善和临床症状减轻与边缘系统、额叶、颞叶和基底神经节神经网络的神经元连接性增加有关。

鉴于ASD固有的异质性，识别可能有助于预测和测量治疗效果的生物标志物非常重要。这些发现为开发客观的生物学指标来评估治疗效果提供了重要依据。

研究结果支持了干细胞治疗通过促进大脑神经网络重组和优化来改善ASD症状的假说，为未来更大规模的临床试验设计提供了方向。

07 未来研究方向

基于这些发现，未来研究应当关注：

• 不同年龄阶段患儿的最佳治疗窗口期
• 认知功能水平作为治疗反应预测指标的有效性
• 多次治疗是否能够进一步促进神经网络优化
• 长期随访以确定连接性改变的持久性
• 结合行为干预和干细胞治疗的协同效应

08 总结

杜克大学的研究表明，干细胞治疗不仅改善自闭症患儿的行为症状，还直接促进大脑关键神经网络的结构重组。

年龄较小、认知功能较好的患儿表现出更好的治疗反应，这为个体化治疗策略提供了重要依据。随着研究的深入，干细胞治疗有望成为ASD综合干预的重要组成部分。

参考资料：

Kimberly L. H. Carpenter, Samantha Major, Catherine Tallman, Lyon W. Chen,Lauren Franz, Jessica Sun, Joanne Kurtzberg, Allen Song, Geraldine Dawson.White Matter Tract Changes Associated with Clinical Improvement in an Open-Label Trial Assessing Autologous Umbilical Cord Blood for Treatment of Young Children with Autism. DOI:10.1002/sctm.18-0251.

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