干細胞療法在治療漸凍癥中的臨床研究進展

簡要：肌萎縮側索硬化癥 (ALS) 是一種影響神經肌肉系統的神經退行性疾病（也稱漸凍癥），沒有已知的單一原因。基因突變、細胞外因子、非神經元支持細胞和免疫系統都已被證明在臨床和病理疾病進展中發揮著不同的作用。間充質干細胞 (MSCs) 的治療可塑性可能與這種復雜的疾病病理學非常匹配，使間充質干細胞成為漸凍癥細胞治療的有力候選者。

在這篇綜述中，我們總結了間充質干細胞療法在漸凍癥進展中發揮作用的各種探索機制，包括神經元和非神經元細胞替代、營養因子傳遞和免疫系統調節。

通過體外、臨床前和臨床研究，以闡明理解和應用間充質干細胞作為漸凍癥治療所必須取得的剩余進展。

什么是肌萎縮側索硬化癥：肌萎縮側索硬化癥 (ALS) 是一種快速進展的神經退行性疾病，其特征是上下運動神經元 (MN) 的喪失。細胞死亡和功能缺陷的機制以及潛在的治療方法是復雜多樣的。

漸凍癥發病原因：盡管尚未明確散發性ALS的病因，但這種疾病通常被認為是由環境、生活方式、衰老和遺傳易感性等因素引起的。幾種提出的疾病病理機制包括蛋白質錯誤折疊和聚集、谷氨酸興奮性毒性、氧化應激、線粒體功能障礙、神經膠質細胞活化和相關炎癥過程以及軸突運輸缺陷。

目前，美國食品和藥物管理局批準的唯一可用治療方法是利魯唑，它已被證明可將患者的中位生存期提高約3個月。一種更顯著減緩疾病進展和改善生活質量的ALS治療將極大地改變這種疾病患者的預后。

由于影響不大，部分原因是對神經肌肉系統副作用的輕微關注，開發新的有效療法具有高度優先性，各種替代療法正處于開發和臨床試驗的不同階段。這些療法包括抗谷氨酸、抗氧化劑、線粒體和抗炎劑。還探索了基因療法以提供支持性營養因子。最近，干細胞療法對ALS治療產生了極大的興趣，特別是因為具有多種作用機制的潛力。

干細胞療法：細胞療法是ALS治療的一個有希望的候選者，這主要是因為選擇性MN死亡和各種提出的表征該疾病的退化機制。干細胞治療神經退行性疾病的主要目的是細胞替代、神經保護或兩者的結合。由于中樞神經系統 (CNS) 的解剖和功能復雜性，直接細胞替代可能具有挑戰性，而神經保護可能是更可行的短期目標。

間充質干細胞與漸凍癥：間充質干細胞的治療可塑性與漸凍癥的復雜特征非常匹配，間充質干細胞不僅因其細胞替代能力而受到認可，而且因其通過分泌支持因子和調節免疫反應來響應宿主需求的能力而得到認可。間充質干細胞的免疫調節能力、效力、穩定性以及易于收獲和擴增使其成為漸凍癥細胞治療的有吸引力的候選者。

干細胞療法治療漸凍癥的三大作用機制

盡管多項研究表明，MSC移植可改善疾病指標，但產生有益結果的確切機制尚不完全清楚。間充質干細胞在漸凍癥治療中可以發揮的作用是多方面的。已經嘗試或觀察到幾種修復和支持機制，包括細胞替代、營養因子或基因傳遞和免疫調節，有時是串聯的。這些處理機制如圖1所示。盡管尚未建立和優化最有效的機制組合，但MSC對ALS治療的治療可塑性是這種方法的一項資產。

干細胞療法治療漸凍癥的機制

(A)在健康患者中，運動神經元的活力在健康星形膠質細胞和少突膠質細胞的支持下得以維持。

(B)在家族性ALS中，內在和外在因素導致運動神經元退化。這些因素尚不清楚，仍在調查中。

(C)間充質干細胞非常適合治療這種復雜疾病，因為它們具有廣泛的潛在治療反應，包括直接細胞替代、營養因子遞送和免疫調節。

細胞更換

特別是對于ALS，細胞替代療法有望實現兩個潛在目標中的一個或兩個。第一種是直接用新的功能性MN替換退化的MN。二是提供支持性神經膠質細胞來保護和支持MN。細胞替代旨在提供能夠存活的細胞來源，成為受疾病影響區域的家園，分化成預期的細胞類型，并整合到周圍的神經回路中。

營養因子傳遞

間充質干細胞在改善ALS預后方面的有效性可能部分歸因于它們分泌的神經營養因子，這些因子在正常神經功能，特別是神經修復中發揮著多種作用。營養/生長因子是神經細胞維持、功能、分化和增殖所必需的蛋白質。補充諸如膠質細胞系衍生的神經營養因子 (GDNF)、VEGF、睫狀神經營養因子和 IGF-1 等因子作為ALS的可能治療方法是令人感興趣的。

免疫調節

炎癥和免疫反應可能在ALS的病理進展中起重要作用。在癥狀出現之前和整個疾病期間都觀察到CNS外部和內部免疫細胞的形態、數量和作用的變化。小膠質細胞是中樞神經系統的免疫細胞，可能在ALS中發揮保護和毒性作用。

目前使用間充質干細胞療法治療漸凍癥的臨床試驗

已經有幾項用hMSCs治療ALS的早期臨床試驗。骨髓細胞 (BMC) 可能由間充質和造血干細胞類型組成，也已被研究用于漸凍癥的細胞治療。這些研究的主要目的是確定治療劑和遞送方法的安全性。

在所有這些研究中，自體間充質干細胞或骨髓間充質干細胞從患者中分離出來，表征并用作治療。其中四項研究已在椎管內遞送細胞，未發現與植入程序相關的重大安全問題。

在其中一項研究中，對三名患者進行的組織學顯示，靠近移植物水平的 MN 數量（T4-T5 時每節4.2 ± 0.8MNs）顯著高于離移植物較遠的（每節 0.9 ± 0.3 MNs）在T1、T8-T9）并且在患者之間沒有顯著差異。盡管研究人員報告了癥狀改善的軼事證據，但沒有記錄到疾病進展的顯著變化。在兩項研究中，細胞通過鞘內或靜脈內遞送。這些報告在安全性和響應方面的結果相似。

一項在細胞移植后24小時進行免疫學評估的研究報告說，活化的淋巴細胞和細胞因子的產生顯著減少，表明 hMSCs 具有即時的免疫調節作用。一項研究將干細胞輸送到運動皮層；這種交付方法涉及更多的安全并發癥。

幾項提議和正在進行的臨床試驗側重于鞘內給藥（美國國立衛生研究院ClinicalTrials.gov標識符NCT01082653和NCT01142856），一項研究了肌肉內給藥和未指明的神經營養因子的給藥（NCT01051882）。

一旦確定了所有遞送方法的安全性，就可以結合來自確定最佳細胞劑量的人體研究和確定最有效和最有效治療方法的實驗研究的信息，以優化hMSC在ALS中的臨床應用。

結論