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脊髓損傷的幹細胞治療離我們有多遠?

脊髓損傷的幹細胞治療離我們有多遠?

簡單來說,幹細胞具有治療脊髓損傷的前景,目前有多項臨床試驗在進行中,並顯示一定的療效。因此,幹細胞治療脊髓損傷並非遙不可及。

一、脊髓損傷

脊髓損傷(spinal cord injury)是指由於外界直接或間接因素導致脊髓損傷,在損害的相應節段出現各種運動、感覺和括約肌功能障礙、肌張力異常及病理反射等的相應改變。脊髓損傷的程度和臨床表現取決於原發性損傷的部位和性質,越往上癥狀越嚴重。造成脊髓損傷的常見因素有交通事故、運動受傷、意外摔落、犯罪傷害等,前著名體操運動員桑蘭就是運動受傷導致脊髓損傷的典型例子。

圖:桑蘭,來源網路

目前全球範圍內脊髓損傷的年發生率在25.5/百萬左右[1],而由於脊髓損傷本身並不會立即導致患者死亡,患者在人群中的比例遠高於這個數值(20倍左右)[2]。脊髓損傷患者的平均年齡為31.7歲[1],嚴重影響後半生的生活質量,而目前臨床上尚無有效的治療方法。

二、幹細胞治療脊髓損傷的原理

脊髓是源自腦的中樞神經系統延伸部分,位於脊柱的椎管內且被脊椎保護。它相當於人體的電話線,將來自大腦的指令傳達給四肢,從而做出相應動作。當脊柱受到巨大外力作用時,會導致脊髓損傷。由於「電話線」被切斷,大腦無法指揮斷口以下部位的肌肉運動,導致癱瘓、感覺喪失等癥狀。

脊柱折斷導致脊髓損傷示意圖(圖片來源[2])

脊髓損傷治療有兩大難點:一是神經系統的再生能力弱;二是損傷處會形成疤痕組織,抑制神經元軸突的再生作用。針對以上難點,幹細胞治療脊髓損傷的機制包括:分化成包裹神經元軸突的膠質細胞;抑制炎症反應並分泌神經營養因子[3]。

脊髓損傷病理機制示意圖(圖片來源[3])

三、治療脊髓損傷的幹細胞類型

根據來源不同,治療脊髓損傷的幹細胞大致包括以下幾類:胚胎幹細胞、iPS細胞、神經幹細胞和間充質幹細胞。這幾種幹細胞的研究階段如下:

胚胎幹細胞來自植入前囊胚的內細胞團,可以分化成人體任何一種細胞。國際上首個胚胎幹細胞臨床試驗是脊髓損傷的治療,由位於美國加州的傑龍(Geron)公司開展[4]。該臨床試驗利用人胚胎幹細胞分化成的少突膠質前體細胞(oligodendrocyte precursor cells,OPCs)治療脊髓損傷,於2010年10月11日啟動。遺憾的是,傑龍公司於2011年終止該項研究,將研發重點轉移到癌症藥物研發。

2013年,BioTime公司從傑龍公司購得相關技術,繼續該研究,目前處於II期臨床階段(ClinicalTrials註冊號為NCT02302157),計劃招募35位病人[5]。

iPS細胞是成體細胞(例如皮膚細胞、血細胞等)經過重編程(通過過表達特定基因,如Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc等)得到的類似胚胎幹細胞的多能幹細胞。2014年,國際上首例iPS細胞臨床試驗在日本開展,用iPS細胞分化成的視網膜色素上皮細胞治療黃斑變性。2017年2月份,日本慶應大學的研究團隊申請開展異體iPS細胞分化成的神經前體細胞治療脊髓損傷的臨床試驗,目前該申請仍在審批中[6]。

胎兒和成人腦組織中含有神經幹細胞,可以分化成神經元、少突膠質細胞和星形膠質細胞。Stem Cells Inc.是國際上首個開展神經幹細胞(來自胎兒腦組織)治療脊髓損傷的公司,部分病人的感覺功能有所改善[3]。

然而,2016年5月,Stem Cells Inc.宣布終止神經幹細胞治療脊髓損傷的II期臨床試驗,同時該公司也宣告破產,被以色列的Microbot Medical Inc.公司收購[7]。

間充質幹細胞治療脊髓損傷的臨床試驗最多,僅ClinicalTrials上註冊的臨床試驗就超過20項。其中,間充質幹細胞的來源包括骨髓、脂肪和臍帶組織。儘管有文獻報道,間充質幹細胞可以分化為神經細胞,目前認為間充質幹細胞主要通過旁分泌作用治療脊髓損傷。另外,將間充質幹細胞和生物支架材料(膠原蛋白等)結合,治療效果更佳[1]。

值得一提的是,科學院的戴建武教授在這方面進行了大量研究,包括臨床試驗[8]。該團隊於2015年1月在國際上首次開展神經再生膠原支架聯合骨髓單核細胞(裡面含有間充質幹細胞)移植治療脊髓損傷的臨床研究,首批4例患者出現運動功能改善。該團隊也在嘗試膠原支架結合臍帶間充質幹細胞治療脊髓損傷的臨床研究,同樣觀察到部分患者出現感覺功能和運動功能的改善。

四、展望

除了上述幹細胞類型,其他幾類細胞也被嘗試用來治療脊髓損傷,包括嗅鞘細胞(Olfactory ensheathing cells)、雪旺細胞(Schwann cells)和巨噬細胞[3]。然而,這幾種細胞治療脊髓損傷的臨床效果目前尚無定論。從全球臨床研究現狀來看,ES/iPS細胞及間充質幹細胞是治療脊髓損傷的兩大方向,而後者進展更快。

最近的研究表明,胎盤是間充質幹細胞的重要來源,而且具有數量大、免疫源性低、免疫調節能力強的特點[9]。此外,戴建武團隊的研究結果顯示人胎盤間充質幹細胞在脊髓損傷動物模型中顯示良好的治療效果[10]。

隨著國際上對胎盤幹細胞關注度的提高,國內一些機構也在開展胎盤幹細胞的存儲服務及臨床研究。博雅幹細胞庫是全球首家通過胎盤間充質幹細胞AABB認證的幹細胞庫;同時通過和國內多家醫院合作,開展胎盤幹細胞治療自體免疫疾病、骨關節炎、宮腔粘連、地中海貧血、早衰症等疾病的臨床研究。博雅正在和國內外同行一起,探索胎盤幹細胞的臨床應用潛力,並造福人類。

本文版權歸博雅幹細胞所有。

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