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朱侗明 三甲
朱侗明 主治医师
复旦大学附属华山医院 神经外科

脑出血的干细胞治疗策略

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自发性脑出血ICH)因为临床表现形式复杂、治疗方式多样,所以对其治疗方式的选择是困难且存在争议的,神经外科微创手术是非常重要的治疗方式之一。理论上有必要采取以下步骤对脑出血患者进行治疗:(1)清除血肿,以减轻脑组织的压力和血肿毒性代谢物造成的损伤;(2)止血,避免再出血;(3)预防继发性脑损伤(如脑水肿和神经炎症);(4)促进神经再生。然而,神经外科微创手术虽然可以成功清除脑内血肿,但不能改善血肿周围区正在发生的脑损伤。干细胞治疗因其在组织替代、神经营养、神经生成、血管生成、抗凋亡和免疫调节等方面的优势而被广泛应用于多种脑部疾病,有望成为外科治疗策略的有效补充,在ICH的治疗中也得到了广泛的关注。

临床前研究

了解临床前研究热点的发展趋势,是科学家和临床医生挖掘干细胞治疗脑出血潜力、更新临床试验设计的基础。2003~2020年开展的研究大多通过胶原酶诱导的ICH啮齿动物模型来评估干细胞的治疗效果。该动物模型的建立方法是将胶原酶直接注入纹状体,使脑血管壁游离,引起脑出血。所使用的干细胞包括神经干细胞(NSC)、诱导多能干细胞(iPSC)、脂肪源间充质干细胞(ASC)、脐带源间充质干细胞(UCSC)、骨髓源间充质干细胞(BMSC)等。

在早期的研究中(2010年前),有学者试图引入干细胞的提取物或基因修饰过表达GDNF的干细胞来治疗ICH动物,虽然使用单纯扩增的干细胞是当时的主流选择。近年来的研究中(2010年后),研究者除了采用不同来源的干细胞对ICH动物模型进行治疗,还引入了新的治疗手段,其中包括从干细胞中提取的外泌体作为新的治疗药物。此外,为了提高干细胞的治疗效果,多位研究者分别使用过表达GDNFCX3CR1microRNA-126microRNA-21的转基因干细胞。如有研究者使用过表达GDNF的骨髓基质细胞对大鼠脑出血模型进行治疗,发现治疗后大鼠神经功能获得部分改善。

对于细胞或细胞提取物的给药时机,为了减少ICH造成的急性细胞死亡,理论上说,在发病24小时内进行干细胞治疗是最佳的,但因急性期以抢救生命为主,在急性期招募患者进行干细胞临床试验具有挑战性。此外,制备足够有效剂量的自体干细胞所需时间较长。因此,干细胞主要在脑出血后期(数周或1年以上)给予,而非急性期。给药途径主要有静脉注射、动脉注射、直接移植(即血肿部位注射)。静脉注射因其操作方便,是较为常见的移植途径。然而,有meta分析显示,原位注射对于脑出血后功能和结构恢复更为有效。除了常见的途径外,也有研究者尝试通过脑室引流(EVD)进入侧脑室,并证明了其安全性和有效性。

临床试验的现状

临床前研究的经验有助于优化临床试验设计,以验证干细胞治疗的安全性和有效性。台湾大学研究者Huang等检索PubMed上的临床数据,并从ClinicalTrials.gov上收集了目前正在进行的临床试验的数据。自2011年以来,干细胞治疗脑出血在多个国家临床试验中的应用有所增加,特别是在中国。细胞来源以BMSCUCSC为主,剂量106~108,给药途径主要为静脉注射,其次为脑实质注射,甚至有较为少见的鼻腔注射。收集的临床研究数据显示干细胞治疗是安全的,其在改善脑出血患者神经功能缺陷方面具有一定的作用。有学者回顾了MSC治疗出血性卒中的临床前和临床研究,临床前研究显示MSC治疗脑出血的有效性,对人类ICH患者的小型病例研究和系列研究表明MSC治疗可改善患者的神经功能。

展望

虽然初步临床前和临床研究表明,干细胞有促进ICH患者恢复的可能,但由于干细胞疗法在ICH动物模型的重复性仍较差,无法为优质临床试验的设计提供一个良好的基础。在确定可进入临床的治疗方法之前,有几个问题需要进一步探讨。首先,需要确定合适的细胞来源,考虑到医学伦理,目前进行临床试验的干细胞大多来源于脐带和自体BMSC。其次,干细胞纯化程序的标准化和大规模培养,有必要建立干细胞培养的质量控制,以排除培养过程中细胞的不良分化。另外,细胞输注的安全性和有效给药(即途径和剂量)需要更审慎的把握。最后,需要对干细胞治疗的机制进行进一步的研究,以助于收集或合成有效分子,用于脑出血发病后的治疗,解决干细胞制备的困难。


朱侗明
朱侗明 主治医师
复旦大学附属华山医院 神经外科