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1、细胞治疗与脑血管疾病,华中科技大学附属同济医院神经科 张苏明,细胞治疗的概述：,细胞治疗的起源细胞治疗的目的细胞治疗卒中的复杂性细胞类型的多样性,细胞治疗的起源：,在卒中治疗的发展中细胞治疗代表了一个新的领域：在脑卒中急性期之后，除了物理康复疗法，几乎没有其它有助于卒中患者恢复的方法。在20世纪90年代，用细胞移植方法治疗帕金森病的实验为用细胞疗法治疗神经系统疾病提供了可能。,大量研究显示在缺血性卒中时脑室周旁可再生区域能促进神经干细胞的增殖。再生祖细胞会迁移到受损部位继续分化。但是大部分都在能够像神经元一样发挥作用前死亡了。因此，卒中后大脑有自我修复的能力，但是修复的能力非常有限。抑制性作用
2、和毒性作用的问题引起重视。,细胞治疗的目的：,最初：促进组织修复受损的神经连接和神经传导。（随着时间的推移，越来越多的研究显示）植入细胞作为一种营养支持促进内源性的修复如：神经生成，血管生成和突触的生成。（第三个目的是）防止细胞的死亡，减少炎症反应，潜在的减少疤痕的形成。,细胞治疗卒中的复杂性：,一、解剖上：要考虑梗塞或出血的位置和大小。在卒中后存在多种神经元和神经递质受损伤 二、卒中后治疗时间问题。在急性阶段，兴奋性 毒素、氧化应激和炎症可能限制到细胞迁移 到缺血区域。但是几乎没有研究表明在卒中 后期向模型中注入细胞有效。三、注入的方式存在更多的争议。直接注入是最 能确保细胞存在于大脑中。较
3、小的侵入性途 径是心内注射，静脉注入是侵入性最小的。,静脉注射可使一些细胞选择性迁移到大脑的受损部位。然而，肺循环屏障可以阻止一些静脉注入的细胞进入动脉系统。但是还不清楚移入的细胞是否能够进入脑部来发挥治疗作用。如果移植的细胞需要渗透到脑实质的受损部位，脑血管则起着很重要的作用。一个大血管闭塞会阻止注入细胞的迁移。,细胞类型的多样性：,胚胎干细胞 神经干细胞 脐血干细胞 外周血干细胞 脂肪成体干细胞 骨髓成体干细胞 骨髓和脐带血来源的单核细胞,细胞治疗这个领域还处于萌芽阶段，很多问题都期待着大量的研究来回答：哪种细胞应被用于临床实验？是否需要对照实验？如何设置对照？初步治疗试验应对病人观察多长
4、时间？细胞植入后的副作用是什么？,细胞治疗卒中动物模型促进神经功能恢复的机制：,经大量的试验研究，现在对机制的设想是植入细胞刺激了受损的脑组织，激活了脑部内在的修复系统，脑组织重塑而提高神经功能，研究结果主要集中在骨髓基质间充质细胞（MSCs），它们可能被用来作为原型细胞来治疗卒中。,细胞治疗在进入临床试验前需要解决的问题,大量的证据显示实验室得出的结果与临床结果不太吻合，这个明显的区别促使我们正确对待细胞治疗卒中的实验室结果：首先，阻碍细胞治疗进入临床试验的主要问题可 以划分为A/I问题和FDA核准门槛的问题。其次，我们将如何提高细胞治疗从实验室到临床 的成功机会。,A/I问题：,怎样制作更
5、接近于人类卒中的动物模型？为何需要我们对植入的细胞进行确认？我们可以在模型结果中进行行为测试吗？最终，我们应该怎样设计实验？对于细胞治疗是否应该研究其机制？,怎样制作更接近于人类卒中动物模型？,没有两个中风病人的情况是完全相同的。即便细胞治疗的疾病主要是缺血性卒中而不是出血性的，但缺血性卒中也包括很多亚型。到目前为止，大多数研究用的是大鼠或小鼠的局部缺血模型（MCAO）。局部缺血所造成的大脑局部受损和细胞死亡通过短暂性、永久性、远离或接近大脑中动脉的堵塞或结扎模拟出来。,STEPS建议至少用两种不同的局部缺血模型（包括多个品种，年龄，性别）来检测细胞治疗的有效性和安全性。随着灵长类的卒中初级模
6、型（NHP）越来越多的被建立，我们还需要建立较大型的动物卒中模型，因为卒中所造成的白质损伤不能在啮齿类动物模型中表现出来。,为何我们需要对植入的细胞进行确认？,为了试验的有效性和安全性，首先，我们需要在体外对细胞进行表型分析以便可以控制它的质量，确保有一定量的细胞生成、存活和作为可移植细胞进行储存。同时，这种表型标记可以用来检测细胞移植后的生存，整合和分化。对细胞的增殖（尤其细胞基因也复制时）进行分析，用来估计细胞向非控制细胞（可能生成肿瘤或新生组织的细胞）分化的量。,我们可以对模型结果进行行为测试吗？,动物缺血性卒中后的行为缺陷的特征基本上是模拟临床特征，行为缺陷的实验应该更接近于人的功能失
7、调，这些实验也经常被用在检测细胞移植后的行为恢复。运动和躯体感觉障碍很容易在啮齿类动物模型上证明，但是认知行为的改变不是出现在所有的缺血性卒中动物身上，只有在海马和基底节的特殊部位受损时才能出现认知行为异常。,因此，我们需要通过长期研究来显示细胞治疗所带来的功能恢复是稳定的还是暂时的，和确定后期的维持治疗的重复用量。为了实现试验的可重复性、再现性和数据的有用性，动物模型的研究过程，植入细胞的筛选和储存，包括标记信号的信息等都应该和其它研究者共同分享。,我们应该怎样设计实验？,研究设计应该最大程度的接近临床适用的环境。细胞的最佳剂量，分布路径，和起作用的时间是实验室应该决定的三个最重要的方面。基
8、于最佳的结果，下一个重要的目标是证实这细胞的剂量、路径、和治疗时间在临床上是否有可行性。临床的实验设计完全靠实验室的数据来选择哪些病人适合用细胞治疗，及治疗剂量、路径和治疗时间。,对于细胞治疗是否该研究其机制？,到目前为止，细胞治疗所导致的功能恢复的机制还不是很清楚。移植和转移机制的研究应该同时研究。明确了细胞恢复功能的通路有助于进一步提高细胞治疗的功能恢复的能力。影像技术如体内MRI已经可以观测到卒中模型中细胞的结合和细胞与宿主的反应，应该也能用来研究细胞治疗的机制。,FDA核准门槛的问题：,安全第一：移植细胞是安全的吗？FDA需要证据来证明移植细胞不会产生肿瘤或新生物，不引起明显的行为改变
9、及生理变化。这些结果必须出现在模拟临床环境的动物模型身上。FDA还要求对移植受体进行终身检测。,效率第二：要研究治疗所必须的剂量 剂量-效应研究不仅要研究细胞治疗的有效剂量，还要研究它的最大剂量，用于推测临床的治疗用量。,第三：我们植入的细胞在哪里？FDA非常关注细胞移植的修复机制，移植的细胞在什么地方，细胞的最终结果是怎样。如果不能证明细胞在脑内存在，那么它是怎么代谢掉的？这些都与治疗的安全性有密切关系。,卒中治疗的临床试验：,尽管我们在预防卒中和急性期治疗卒中有了很大的提高，但是还没有治疗方法来恢复卒中后的神经性功能缺陷。细胞治疗为我们提供了可能，虽然动物试验证实细胞治疗的有效性，但是细胞
10、治疗卒中还存在很多问题，由于动物和人的不同，所以一些问题要通过临床试验来解决。,Kondziolka等人的一期临床研究：,对12个基底节受损，有运动障碍，年龄44至75岁之间，卒中6个月至6年的病人，给他们立体定位注入2x106或6x106个LBS-Neurons(Layton BioScience)。LBS-神经元由NT2/D1（来源于人畸胎瘤的细胞株，购买于ATCC）人类祖细胞诱导分化而得,12个病人中有8个病人只在基底节部位梗死，另外四个在皮质也有梗死。只有一个病人有动脉纤维化。根据欧洲卒中量表评分标准有6个病人提高了3到10分，12个病人平均提高2.9分，移植6个月后对11人进行正电子
11、发射断层扫描（PET）其中有6个人在注入部位氟脱氧葡萄糖增多。对他们进行连续12至18个月的检查，未发现与移植细胞有关的血清学和影像学异常。,Kondziolka等人的二期临床研究：,选择18个因基底节受损（9个出血性卒中，9个缺血性卒中）所致运动功能障碍的卒中病人，年龄在18至75岁之间，卒中后1年至6年，出现稳定性运动障碍至少2个月，无手术禁忌症，进行双盲试验。术后持续观察最长的长达2年发现未有与移植细胞相关的血清学和影像学异常。其中有一个病人出现一次癫痫，另外有一个晕厥一次，还有一个出现无症状性硬膜外出血。,7人：5x106 5个缺血性18人 7人：10 x106 1个缺血性 4人：对照
12、 3个缺血性 在这个试验中没有考虑缺血性卒中与出血性卒中对细胞治疗的效应是不同的问题，也没有考虑到剂量-效应问题。,二期试验有6位病人的ESS评分提高，但治疗组与对照组比较无显著性差异。根据傅格-梅尔评估量表术前和术后的腰部，手部运动没有显著性差异，而根据上肢动作研究量表评估手部的非精细运动与对照组和术前相比有所提高。根据脑卒中影响量表评估6个月后的日常活动较对照组有所提高，但与术前比无显著性差异。每天的记忆测试较术前有所提高。,Savitz等人的临床试验：,将猪的胚胎细胞移植入5个基底节受损，有神经性功能缺陷的卒中病人的脑部。治疗后，前三个病人没有出现异常情况，第四个病人在治疗3周后出现暂时
13、的运动功能障碍加重，第五个病人在治疗1周后出现癫痫。虽然有两个病人的语言能力有所提高，但该试验被FDA禁止了。,Bang等人的试验：,筛选了30个大脑中动脉区域栓塞，有严重神经功能障碍的缺血性卒中病人，给其中5个病人静脉注入自体的骨髓间充质细胞1x108个，25个病人作为对照组。治疗1年后治疗组的Barthel指数较对照组提高。虽然梗塞面积没有变化，但是发现梗塞周围部位萎缩减少，脑室扩张减小。结果未出现与注入细胞有关的异常情况。,在这些临床试验中，大多数副作用都是暂时性的和可逆性的。一些是因为立体定位的操作问题。到目前为止，还没有发现有与细胞相关的肿瘤形成。这些试验提示我们在将来的试验应该细化运动测量标准来发现神经功能的细小变化。还要包括对认知功能的评估。,
