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科學(xué)實(shí)證:間充質(zhì)干細胞對脊髓損傷患者功能恢復效果顯著(zhù)

2025年3月24日,日本慶應義塾大學(xué)研究團隊宣布,全球首個(gè)利用誘導多能干細胞(iPS細胞)治療脊髓損傷(Spinal Cord Injury, SCI)的臨床試驗取得突破性進(jìn)展:4名受試者中2人運動(dòng)功能顯著(zhù)改善,且未觀(guān)察到嚴重不良反應。這一里程碑式成果不僅為脊髓損傷再生醫學(xué)注入了強心劑,更凸顯了干細胞療法從基礎研究邁向臨床轉化的巨大潛力。然而,iPS細胞的致瘤風(fēng)險、倫理爭議及高昂成本仍使其臨床應用面臨挑戰。

在此背景下,間充質(zhì)干細胞(Mesenchymal Stem Cells, MSCs)因其免疫調節、旁分泌效應及低倫理爭議等特性,逐漸成為脊髓損傷治療的又一研究焦點(diǎn)。盡管已有數十項MSCs移植治療SCI的臨床試驗報道,但不同研究在細胞來(lái)源、移植途徑、劑量及干預時(shí)機等關(guān)鍵參數上存在顯著(zhù)異質(zhì)性,導致療效評價(jià)與治療策略?xún)?yōu)化仍存爭議。

脊髓損傷治療新證據:間充質(zhì)干細胞改善運動(dòng)/感覺(jué)功能獲18項研究、950例患者驗證

近日,國際期刊雜志《細胞神經(jīng)科學(xué)前沿》發(fā)表了一篇“間充質(zhì)干細胞治療脊髓損傷的評估:系統評價(jià)和網(wǎng)絡(luò )薈萃分析”的研究文章[1]。該研究旨在通過(guò)網(wǎng)絡(luò )薈萃分析評估了18項研究,合計950例SCI患者。主要目的是探討間充質(zhì)干細胞(MSC)移植治療脊髓損傷(SCI)患者的臨床療效,并探討最佳移植治療策略。

間充質(zhì)干細胞治療脊髓損傷的評估:系統評價(jià)和網(wǎng)絡(luò )薈萃分析
間充質(zhì)干細胞治療脊髓損傷的評估:系統評價(jià)和網(wǎng)絡(luò )薈萃分析

研究結果表明:間充質(zhì)干細胞(MSCs)顯著(zhù)改善脊髓損傷(SCI)后患者的運動(dòng)、感覺(jué)及日常生活活動(dòng)能力。網(wǎng)絡(luò )薈萃分析顯示,臍帶間充質(zhì)干細胞(UCMSCs)是最有效的細胞來(lái)源,鞘內注射(IT)是最佳的移植方式。

脊髓損傷的病理機制、臨床影響及治療研究進(jìn)展

脊髓損傷 (SCI) 是一種嚴重的、使人衰弱的中樞神經(jīng)系統創(chuàng )傷性疾病。SCI主要由交通事故、墜落、暴力等造成。SCI通常導致?lián)p傷平面以下不同程度的感覺(jué)、運動(dòng)和自主神經(jīng)系統功能障礙。

SCI的發(fā)病機制包括原發(fā)性損傷和繼發(fā)性損傷兩類(lèi)。原發(fā)性損傷主要導致神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞膜的損傷以及微血管系統的破壞,從而造成神經(jīng)元死亡、血管破裂以及血脊髓屏障的破壞。

繼發(fā)性損傷分為急性、亞急性和慢性三個(gè)階段。急性期在損傷后48h內,主要以血管破裂為特征。亞急性期有神經(jīng)元凋亡、軸突脫髓鞘等病理改變,若損傷進(jìn)展至慢性期,則可導致空洞形成、軸突壞死等。SCI還可引發(fā)繼發(fā)性疾病,包括自主神經(jīng)系統功能障礙、心血管疾病、認知障礙、慢性疼痛等。

隨著(zhù)對SCI發(fā)病機制的不斷研究,SCI的治療方法也取得了相應的進(jìn)展,包括手術(shù)治療、藥物治療、細胞治療、亞低溫治療、高壓氧治療以及康復治療等。SCI可造成不同程度的運動(dòng)和感覺(jué)功能喪失,治療和康復費用高昂,致殘率高,給患者和社會(huì )帶來(lái)沉重的負擔。然而,目前尚無(wú)明確有效的治療方法,探索新的干預策略至關(guān)重要。尋找脊髓損傷的有效治療方法已成為亟待解決的問(wèn)題。

間充質(zhì)干細胞治療脊髓損傷的潛力

間充質(zhì)干細胞 (MSC) 是一種具有自我更新、多向分化和免疫調節能力的祖細胞,通常來(lái)源于骨髓、臍帶、脂肪組織和牙齦。MSC移植有利于SCI的治療,其細胞和分子機制包括分泌生物活性分子,促進(jìn)神經(jīng)保護、防止進(jìn)一步的血管損傷、促進(jìn)血管生成、免疫調節、軸突再生、神經(jīng)元中繼形成和促進(jìn)髓鞘再生。

臨床前動(dòng)物研究已證實(shí)MSC移植修復脊髓損傷的巨大潛力,但臨床轉化尚不順利。最佳臨床移植途徑、劑量、時(shí)間窗以及MSC移植對脊髓修復的機制、臨床安全性和有效性仍需進(jìn)一步探索。

間充質(zhì)干細胞移植治療脊髓損傷的研究進(jìn)展及療效評估

MSC移植是目前脊髓損傷治療的熱點(diǎn),因此本研究采用網(wǎng)狀薈萃分析方法,綜合評估不同MSC移植策略對脊髓損傷患者運動(dòng)功能、感覺(jué)功能及日常生活活動(dòng)的干預效果,以確定最佳移植策略,供臨床決策參考。

方法:計算機檢索PubMed、Web of Science、Cochrane Library、Embase、中國知網(wǎng)(CNKI)、中國科技期刊數據庫(VIP)、萬(wàn)方數據庫、中國生物醫學(xué)文獻服務(wù)系統(SinoMed)等數據庫,檢索截止至2024年3月,關(guān)于MSC治療脊髓損傷的臨床隨機對照研究。兩名研究者根據納入和排除標準獨立完成文獻篩選和數據提取,采用RevMan 5.4軟件評價(jià)納入研究的質(zhì)量。采用Stata 16.0軟件進(jìn)行網(wǎng)狀Meta分析。

通過(guò)系統綜述和網(wǎng)絡(luò )薈萃分析間充質(zhì)干細胞治療脊髓損傷的結果

研究選擇:共檢索到5,605篇相關(guān)研究,共刪除2,868篇重復研究,通過(guò)閱讀標題和摘要共刪除2,571篇研究,仔細閱讀全文共刪除148篇研究。最后,18項研究,其中8篇英文和10中文版(圖1)。

圖1:研究選擇流程圖。

研究特征:共18項研究納入950例SCI患者,其中MSC組531例,對照組419例。MSC來(lái)源包括UCMSC(6項研究)和BMSC(12項研究)。移植途徑包括鞘內注射(IT,7項研究)、病灶內注射(IL,7項研究)和靜脈注射(IV,2項研究)。

其中一項研究對IT和IV進(jìn)行了直接比較。此外,兩項研究采用IT或/和IV進(jìn)行MSC移植。還有一項研究未報告具體的移植途徑。大多數納入研究的患者處于SCI慢性期。納入研究的基本特征如表1所示。

表1:納入了間充質(zhì)干細胞移植治療脊髓損傷的研究
表1:納入了間充質(zhì)干細胞移植治療脊髓損傷的研究

間充質(zhì)干細胞移植治療脊髓損傷的臨床療效與策略分析 ?

1.ASIA運動(dòng)評分分析:基于16項研究的薈萃分析顯示,間充質(zhì)干細胞(MSCs)移植對脊髓損傷患者ASIA運動(dòng)評分的改善具有時(shí)間依賴(lài)性。

在移植后0~3個(gè)月,MSC組與對照組無(wú)顯著(zhù)差異,但在4~6個(gè)月、7~12個(gè)月及13~18個(gè)月時(shí),MSC組評分顯著(zhù)優(yōu)于對照組。研究間異質(zhì)性較高,提示需關(guān)注干預時(shí)間與療效的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)(圖3)。  

圖3:SCI患者ASIA運動(dòng)評分的薈萃分析
圖3:SCI患者ASIA運動(dòng)評分的薈萃分析

2.ASIA感覺(jué)評分分析:12項研究數據表明,MSCs移植可顯著(zhù)提升患者ASIA感覺(jué)評分,且療效隨觀(guān)察時(shí)間延長(cháng)逐步增強:0~3個(gè)月、4~6個(gè)月及7~12個(gè)月均具統計學(xué)意義。亞組異質(zhì)性較低(I2<50%),支持固定效應模型結果的穩健性,提示感覺(jué)功能恢復可能較運動(dòng)功能更穩定(圖4)。  

圖4:SCI患者ASIA感覺(jué)評分的薈萃分析
圖4:SCI患者ASIA感覺(jué)評分的薈萃分析

3.ASIA分級改善率:8項研究顯示,MSC組的ASIA分級改善率顯著(zhù)高于對照組。初始異質(zhì)性較高(I2=43%),但排除1項異常研究后異質(zhì)性消除(I2=0%),表明部分研究設計差異可能影響結果一致性,需謹慎選擇納入標準以?xún)?yōu)化證據質(zhì)量(圖5)。  

圖5:SCI患者ASIA分級改善的薈萃分析。
圖5:SCI患者ASIA分級改善的薈萃分析。

4.日常生活活動(dòng)(ADL)評分:10項研究證實(shí),MSCs移植對患者ADL能力具有持續改善作用。所有時(shí)間亞組(0~3個(gè)月至13~18個(gè)月)的ADL評分均顯著(zhù)高于對照組,且異質(zhì)性較低(I2<50%),提示ADL功能恢復可能是MSCs治療的重要臨床終點(diǎn)(圖6)。  

圖6:SCI患者ADL評分的薈萃分析。
圖6:SCI患者ADL評分的薈萃分析。

5. 細胞來(lái)源的網(wǎng)絡(luò )薈萃分析:針對不同MSCs來(lái)源(臍帶、骨髓等)的分析顯示,臍帶來(lái)源間充質(zhì)干細胞(UCBMSCs)在A(yíng)SIA運動(dòng)、感覺(jué)及ADL改善中的療效均優(yōu)于骨髓來(lái)源(BMSCs)(SUCRA排序:82.2%vs67.7%),但漏斗圖提示可能存在發(fā)表偏倚,需進(jìn)一步驗證結論可靠性(圖7)。  

圖7:納入不同間充質(zhì)干細胞細胞來(lái)源研究的網(wǎng)絡(luò )薈萃分析。
圖7:納入不同間充質(zhì)干細胞細胞來(lái)源研究的網(wǎng)絡(luò )薈萃分析。

(A)不同細胞來(lái)源ASIA運動(dòng)評分的網(wǎng)絡(luò )關(guān)系;(B)不同細胞來(lái)源ASIA感覺(jué)評分的網(wǎng)絡(luò )關(guān)系;(C)不同細胞來(lái)源ADL評分的網(wǎng)絡(luò )關(guān)系;(D)ASIA運動(dòng)評分的SUCRA;(E)ASIA感覺(jué)評分的SUCRA;(F)ADL評分的SUCRA;(G)ASIA運動(dòng)評分的漏斗圖;(H)ASIA感覺(jué)評分的漏斗圖;(I)ADL評分的漏斗圖。

6. 移植方式的網(wǎng)絡(luò )薈萃分析:鞘內注射(IT)在A(yíng)SIA運動(dòng)(SUCRA=93.1%)、感覺(jué)(97.1%)及ADL(98.5%)改善中均為最優(yōu)策略,顯著(zhù)優(yōu)于靜脈(IV)或病灶局部(IL)移植。閉環(huán)一致性檢驗(p>0.05)支持模型穩健性,但小樣本效應可能影響結果,需更多高質(zhì)量直接比較研究驗證(圖8)。  

圖8:納入不同MSCs移植方法研究的網(wǎng)絡(luò )meta分析。
圖8:納入不同MSCs移植方法研究的網(wǎng)絡(luò )meta分析。

(A)不同移植方法ASIA運動(dòng)評分的網(wǎng)絡(luò )關(guān)系;(B)不同移植方法ASIA感覺(jué)評分的網(wǎng)絡(luò )關(guān)系;(C)不同移植方法ADL評分的網(wǎng)絡(luò )關(guān)系;(D)ASIA運動(dòng)評分的SUCRA;(E)ASIA感覺(jué)評分的SUCRA;(F)ADL評分的SUCRA;(G)ASIA運動(dòng)評分的漏斗圖;(H)ASIA感覺(jué)評分的漏斗圖;(I)ADL評分的漏斗圖。

總結:間充質(zhì)干細胞移植對脊髓損傷患者的運動(dòng)、感覺(jué)及生活功能具有顯著(zhù)改善作用,療效隨時(shí)間延長(cháng)逐步顯現,且臍帶來(lái)源與鞘內注射策略可能為最優(yōu)選擇,但仍需關(guān)注異質(zhì)性來(lái)源與潛在偏倚對結論的影響。

干細胞治療脊髓損傷的策略:薈萃分析驗證臍帶間充質(zhì)干細胞來(lái)源與鞘內注射可行性

脊髓損傷(SCI)是導致感覺(jué)、運動(dòng)及內臟功能部分或完全喪失的嚴重損傷,盡管全球患者數量隨人口增長(cháng)而增加,但年齡標準化患病率保持穩定。

目前,許多干細胞移植臨床試驗處于早期階段(I/II期),其有效性和安全性已得到初步證實(shí)。本研究對18項臨床對照試驗進(jìn)行了標準化薈萃分析,發(fā)現MSC移植明顯改善SCI患者的運動(dòng)功能、感覺(jué)功能和日常生活活動(dòng)能力。我們選取ASIA運動(dòng)功能評分、ASIA感覺(jué)功能評分和ADL評分作為評價(jià)指標,進(jìn)行網(wǎng)狀薈萃分析,全面比較不同MSC細胞來(lái)源和移植方式的效果。

研究表明,脊髓損傷患者M(jìn)SC移植后ASIA運動(dòng)和感覺(jué)評分亞組分析的異質(zhì)性較高。這可能與部分納入研究樣本量小、缺乏嚴格的納入和排除標準、缺乏規范的干預措施、沒(méi)有明確規定使用統一的評估量表和評估時(shí)間點(diǎn)等因素有關(guān)。

不同細胞來(lái)源與移植方式的療效比較:目前,UCMSC和骨髓間充質(zhì)干細胞(BMSC)是脊髓損傷臨床治療的常用方法。干細胞注射需要考慮注射方式、劑量、注射時(shí)機等因素。干細胞注射的主要方式包括脊髓內注射(IT)、椎板內注射(IL)和靜脈注射(IV)。

研究結果表明,從細胞來(lái)源來(lái)看,UCMSC移植是治療脊髓損傷最有效的方法。在移植方式方面,IT注射干細胞可直接注入損傷脊髓,相比其他給藥途徑,其細胞存活時(shí)間更長(cháng),療效最佳。

  • 陳等(2021)通過(guò)薈萃分析發(fā)現,IT和移植途徑最能改善脊髓損傷患者的神經(jīng)功能。
  • 陸等(2022)通過(guò)對動(dòng)物研究的系統綜述和薈萃分析,發(fā)現IT的療效顯著(zhù)優(yōu)于IV。

UCMSC主要存在于臍帶華通膠、臍血及臍帶血管周?chē)M織中。微創(chuàng )經(jīng)蛛網(wǎng)膜下腔注射被認為是遞送UCMSC最安全、最有效的方法。BMSC首次在骨髓中被發(fā)現,由于其神經(jīng)再生、神經(jīng)保護和免疫調節的特性,有可能成為治療脊髓損傷的突破。然而,免疫排斥和腫瘤形成的可能性限制了其應用。

BMSC的治療效果很大程度上取決于可溶性旁分泌因子的釋放,其中外泌體 (EXO) 至關(guān)重要。BMSC來(lái)源的EXO有望取代BMSC的功能。與其他干細胞相比,BMSCs可以來(lái)自自體移植,從而避免了社會(huì )和倫理問(wèn)題。

研究結論與未來(lái)方向

綜上所述,通過(guò)分析入選脊髓損傷患者的ASIA量表感覺(jué)運動(dòng)功能評分、ASIA分級改善情況及ADL評分,認為應用間充質(zhì)干細胞經(jīng)脊髓損傷部位移植可能是改善脊髓損傷后功能障礙的最佳移植策略。未來(lái)的研究應進(jìn)一步明確其作用機制,關(guān)注MSCs移植治療脊髓損傷的安全性和有效性,并探索更科學(xué)有效的移植方案。

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主要參考資料:

[1]Wang R, Wang Y, Yan F, Sun J and Zhang T (2025) Assessment of mesenchymal stem cells for the treatment of spinal cord injury: a systematic review and network meta-analysis.Front. Cell. Neurosci. 19:1532219. doi: 10.3389/fncel.2025.1532219

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