近年來，細胞療法為疾病的再生治療帶來了巨大希望。盡管最近在臨床研究方面取得了突破，但將細胞療法應用于受傷的大腦并未產生預期的結果。

2022年八月中旬，瑞士蘇黎世大學再生醫學研究所在國際期刊《The Neuroscientist》發表一篇細胞療法在修復腦部疾病中的文獻，該文獻總結了干細胞療法在腦部疾病中的局限性，并提出了五項原則來推進干細胞療法的腦再生。文獻側重表達中風的細胞療法，但細胞療法也同樣適用于其他腦部疾病。

干細胞療法修復大腦損傷應注重這五個原則

中風是全世界殘疾和死亡的主要原因，目前沒有可用的再生療法。已經針對大腦以外的許多疾病領域建立了基于干細胞的療法，并取得了顯著成功。然而，大腦和中風病理學的異質性對將臨床前研究的有希望的發現轉化為臨床現實提出了挑戰。在這里，我們確定了五個主要限制，并利用細胞和基因工程領域的最新發展為解決方案提供了建議（圖1）。

BM=骨髓；ESC=胚胎干細胞；iPSC=誘導多能干細胞；MSC=間充質干細胞；NPC=神經前體細胞；NSC=神經干細胞；PBMC=外周血單核細胞。

第一原則：細胞來源

各種細胞來源被認為可以成功實現腦再生細胞治療，包括成體干細胞、胚胎干細胞或誘導性多能干細胞。然而，所有細胞類型都顯示出其適用性的局限性。

臨床上，最常用的成體干細胞來源是原代間充質干細胞，因為它們易于獲取且易于分離。

間充質干細胞可能提供營養支持但不分化成神經譜系；因此，它們不能用作大腦中的細胞替代療法。原代神經干細胞可以整合到受損的神經網絡中，但很難獲得，因為它們通常是從接受癲癇治療神經外科手術的個體的顳葉或腦室下區提取的。

神經干細胞可以來源于流產的胎兒組織，并在永生化后進行克隆擴增。與成體干細胞相比，胚胎干細胞具有更強的分化成多種細胞類型的能力，并且可以無限繁殖。然而，由于需要胚胎，它們受到嚴重的倫理問題。

隨著iPSC的引入，倫理問題已經得到解決。iPSC是通過各種重編程因子的異位表達將體細胞重編程為多能胚胎干細胞樣狀態而產生的。在移植之前，iPSC通常會分化為所需的神經細胞類型，以促進大腦再生。由于具有復雜樹突的成熟神經元不適合細胞移植，因此首選使用神經前體細胞。

第二條原則：給藥途徑

如果移植物不能到達受影響的腦組織，那么生成最適合腦再生的細胞源意義不大。盡管目前的臨床前細胞治療研究傾向于大腦局部移植，但超過一半的臨床試驗更傾向于通過全身血液注射來管理細胞。

該領域面臨著一個困境：局部實質內細胞移植有望獲得最大療效，但注射的相關風險阻礙了其廣泛應用。此外，全身注射是微創的；同時，大多數細胞最終會進入不需要的器官，因此治療效果遠遠達不到預期的效果。

同時根據細胞類型、腦損傷的時間和嚴重程度以及相關的血腦屏障 (BBB) 損傷而異等，最終移植細胞實際到達大腦中實際數量也有差異。   在大腦內，為了確保移植后足夠的細胞數量到達大腦損傷部位。科研人員開發了多種聯合療法。例如，局部移植時，最有利的方法被證明是移植物的水凝膠封裝，它增強了保留和存活，同時改善了移植物的成熟。此外，嵌合抗原受體T細胞治療癌癥的原則, 結合中風相關肽可以增強損傷部位移植物的歸巢，并在全身應用后提供更有針對性和更有效的細胞治療。我們建議未來將細胞輸送到大腦應該系統地應用，并且可能依賴于細胞對損傷環境的遺傳或藥理學功能化，以改善目標區域的歸巢和保留，同時確保注射過程中的低風險。然而，最佳目標仍有待闡明和臨床前驗證。此外，損傷環境是高度多變的，并且在腦損傷的急性和慢性階段內可能有很大差異。

第三原則：移植的時機

中風后的標準臨床程序是通過酶藥物立即恢復血流。盡管這些程序非常有效，但它們僅適用于少數中風病例，并非所有患者都能取得積極成果。

中風后受到撞擊的腦組織在急性期形成一個惡劣的環境，具有高水平的炎癥、氧化應激、細胞死亡和碎屑，這會降低移植物的存活機會。因此，未來細胞治療的最佳治療窗口是在中風后幾天到1周開始，以確保移植物的長期存活。對于全身移植細胞來說，因為中風可導致雙相BBB打開，并在中風后4至6小時和3天增加傳遞率；這個時間窗增加了移植物更有效地滲透到受傷部位的機會。

目前細胞因子釋放和移植物的直接整合已被證明有助于改善急性中風后的功能恢復，慢性中風后細胞療法的作用機制尚不清楚。在組織丟失和重塑的這個階段，通過細胞替代來增強功能恢復不太可能由干細胞完成。

然而，神經和非神經干細胞移植已被證明可以啟動血管生成、改變微環境、增強突觸活動并促進剩余腦宿主組織中的內源性神經發生。所有這些觀察都是基于移植物分泌促進整體功能恢復的再生和可塑性促進因子的假設。在這些因素中，血管內皮生長因子和腦源性神經營養生長因子的釋放已被確定為臨床前和臨床研究中的重要旁分泌機制。

這些研究的一個要點是，在中風后的急性和亞急性期，神經干細胞療法通過直接替代和營養因子促進功能恢復。在慢性期，細胞療法的支持作用更可能是改善康復的主要機制。在決定哪種細胞類型可以為個體患者提供最有效的細胞療法時，這些影響當然也很重要。

第四條原則：免疫相容性

免疫排斥是細胞治療中的另一個關鍵問題。自體iPSC療法（即應用從患者自身體細胞生成的 iPSC）可能是規避此問題的最合適選擇。事實上，第一項將自體 iPSC 衍生的視網膜細胞應用于黃斑變性患者的研究并未顯示任何移植物排斥跡象。然而，符合良好生產規范 (GMP) 的單個iPSC細胞系的生產及其質量和安全控制需要付出巨大的努力和巨大的成本，嚴重限制了其臨床應用及用于急性疾病的治療。

京都大學目前正在進行一項使用同種異體iPSC衍生的多巴胺能前體細胞治療帕金森病的臨床試驗。然而，這種方法需要長期使用免疫抑制劑治療。

因此，科學家們嘗試能否開發出具有最高免疫相容性的同種異體iPSCs，這樣便可以實現iPSCs的商品化應用。其中一種方法就是利用人類白細胞抗原 (HLA) 對基因進行改造。從而創造出具有克服免疫相容性的iPSC。

間充質干細胞因為擁有了低免疫原性，以及對各類免疫細胞，如T淋巴細胞、B淋巴細胞、NK細胞、Treg細胞等增殖、活化的抑制，實現了自帶“免疫豁免”的屬性，徹底清掃了MSC異體應用可能出現免疫排斥的，自身或者外在的風險，實現臨床應用MSC的安全性。在臨床上具有十分廣闊的前景。

第五原則：風險最小化

基于細胞的再生療法并非沒有風險。因此，移植前后的安全措施至關重要。風險范圍包括急性腦出血（在立體定向局部注射時）、細胞凝血或細胞誘發的栓塞（全身注射時）和功能性副作用（如癲癇發作和不自主運動）。從長遠來看，最大的擔憂是移植細胞形成惡性腫瘤以及移植細胞在不需要的組織中沉積。為了最大限度地降低這些風險，實現風險最小化，未來必須對細胞來源質量控制、細胞移植方案、注射細胞數量和注射途徑等進行深入探索，并建立規范化流程。

結論

綜上所述，我們認為在可預見的未來，中風的細胞療法具有增加患者治療選擇的巨大潛力。全身和急性移植物注射最有希望成為適用于一系列中風患者的有效細胞療法。目前正在開發遺傳和藥理學工具，以確保精確定位到大腦的受傷區域。總之，中風的細胞療法前途無限，相信隨著細胞療法進一步改善，未來腦卒中問題能被解決。

參考文獻：Rust R, Tackenberg C. Stem Cell Therapy for Repair of the Injured Brain: Five Principles. The Neuroscientist. 2022;0(0).