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最新综述:2020-2025年间充质干细胞治疗脊髓损伤的临床应用的研究进展

本综述探讨了间充质干细胞/基质细胞(MSCs)疗法在脊髓损伤(SCI)患者中的安全性和临床疗效。分析涵盖了26项针对不同程度SCI后神经功能缺损患者的临床研究。本综述重点介绍了试验方法、MSCs来源、细胞给药剂量、移植方法、患者纳入标准以及疗效评估方法。所有纳入研究均表明,间充质干细胞治疗脊髓损伤中安全可行。所有研究均显示患者症状有不同程度的改善,神经功能缺损程度也有所减轻。
引言与背景:目前,脊髓损伤(SCI)的全球流行病学意义日益凸显。SCI常导致永久性的运动、感觉及自主神经功能障碍,严重削弱患者的生活质量,并对其社会与职业活动造成极大限制。据统计,全球SCI的年发病率约为每百万人26.48例,且男性患者显著多于女性(男女比例约为3.2:1)。
最新综述:2020-2025年间充质干细胞治疗脊髓损伤的临床应用的研究进展

从病理机制来看,SCI的神经功能缺损源于原发性机械损伤以及随之而来的、由神经炎症和氧化应激介导的继发性损伤。尽管现代治疗手段——包括骨折复位、手术减压、脊柱稳定及早期康复——在减少继发性损害方面发挥了作用,但在促进神经再生方面依然面临巨大瓶颈。鉴于SCI巨大的经济负担和高致残率,开发基于干细胞的再生医学疗法已成为该领域的研究重点。

间充质干细胞:临床研究的首选候选细胞

在针对SCI探索的多种细胞类型中(如神经干细胞、嗅鞘细胞、雪旺氏细胞等),间充质干细胞(MSCs)是临床应用研究最为广泛的候选者。其核心优势体现在以下三个维度:

  • 来源广泛与伦理优势:间充质干细胞具有显著的来源广泛性与伦理安全性优势,可从骨髓、脂肪及胎盘华通氏胶等多种组织中相对容易地分离获取,且不涉及胚胎干细胞使用相关的伦理争议,这为其临床转化与应用提供了重要的可行性基础。
  • 多重修复机制:其核心治疗机制并非依赖于直接分化为神经细胞来替代损伤丢失的细胞,而是主要通过旁分泌作用(如释放外泌体、细胞因子等生物活性物质)发挥免疫调节、抗炎、促进血管生成、抗凋亡及保护神经元等多重修复功能,并能通过直接细胞接触或线粒体转移等方式支持受损细胞的存活与功能恢复。
  • 临床转化潜力:间充质干细胞展现出良好的临床转化前景,包括注射后在损伤部位可较长时间存活、低免疫原性允许异体使用、大规模生产相对可行,并且在现有临床观察中尚未发现致瘤性证据,这些安全性及实用性的特点使其成为治疗脊髓损伤等中枢神经系统疾病的可行候选策略。

值得注意的是,随着联合治疗策略的兴起,越来越多的研究将MSCs与生物支架、电刺激等其他干预手段结合使用。这使得独立评估MSCs单一疗法的效果与安全性变得复杂,因为联合方案可能引入混杂因素。因此,对MSCs单药治疗进行更为独立的评估,将有助于更清晰地认识其真正的治疗潜力与局限。

最新综述:2020-2025年间充质干细胞治疗脊髓损伤的临床应用的研究进展

近日,国际期刊《国际医学科学杂志》发表了一篇题为“间充质干细胞在脊髓损伤治疗中的临床应用研究进展”的综述[1]。

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该综述旨在系统总结并批判性分析2000年至今已发表的临床研究,为间充质干细胞单一疗法治疗脊髓损伤提供一个独到且更新的综合评述。

材料与方法

我们于2025年8月在PubMed、Medline、Web of Science、Google Scholar等多个数据库中进行了文献检索。检索关键词包括:“脊髓损伤”、“SCI”、“间充质干细胞”、“MSC”、“临床试验”、“细胞疗法”等,并进行不同组合。检索时间范围限定为2000年至2025年发表的英文全文文章。具体检索流程见图1。

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图1:研究工作流程。关于MSC在SCI中的临床试验的数据搜索策略。

初步检索获得100余篇文献,去除重复及非英文文章后,剩余90篇由两位评审人独立进行筛选。分歧通过协商一致解决。

  • 文献纳入标准为:针对成年SCI患者、采用MSCs单药治疗的研究,包括试点研究、病例系列、非随机与随机临床试验。
  • 排除标准包括:综述、个案报告、临床前研究、联合治疗研究以及方案不完整的研究。

最终共纳入26项研究。提取的信息包括:研究阶段、设计类型、患者数量、MSCs来源、剂量、损伤程度、治疗时机、结局指标、不良反应及随访时间。

本研究采用物理治疗证据数据库量表(PEDro)评价研究方法学质量,评分标准为:0–3分(差)、4–5分(一般)、6–8分(良好)、9–10分(优秀)。纳入研究的基本特征总结于表1。

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表1:纳入脊髓损伤细胞治疗分析的临床研究结果

临床研究结果

20世纪末至21世纪初,细胞疗法开始被尝试用于脊髓损伤治疗,早期研究多聚焦于骨髓单核细胞的安全性与有效性。由于骨髓单核细胞中MSCs含量极低(0.001%–0.03%),此类研究未被纳入本分析。目前已知最早的MSCs单药治疗研究发表于2009年。

因此,本综述涵盖2009年至2025年间共26项MSCs治疗SCI的研究,表1汇总了相关数据。

临床试验设计特点

第一,试验格局与基本设计。研究概述了全球多个国家开展的广泛临床试验,这些试验主要集中在I期和II期,核心目标是验证安全性与初步疗效。试验规模较小,每组患者数在5至68人之间,且采用了高标准的随机对照试验设计,但其中仅有不到四分之一的研究设置了接受安慰剂或标准治疗的对照组,这在一定程度上可能影响疗效比较的严谨性。

第二,患者纳入标准的异质性。各试验在患者选择上存在显著差异,主要体现在三个方面:损伤部位(颈椎、胸椎、腰椎或混合)、神经功能缺损程度(按AIS分级,从完全性损伤A级到不完全性损伤D级均有涉及)以及开始治疗的时间(从急性期、亚急性期到慢性期)。这种异质性使得直接比较不同研究的结果变得复杂,但也反映了研究群体覆盖的全面性。

第三,干预措施的多样性。治疗所使用的间充质干细胞在来源(自体或异体,来自骨髓、脂肪或脐带等)、给药途径(鞘内、髓内、静脉)以及单次剂量(1×10⁶至1×10⁸个细胞)上均存在很大不同。部分研究团队通过系列试验探索了优化方案,初步表明更高的剂量、重复移植或联合给药可能带来更好的疗效。

第四,评估体系与随访。研究采用了一套多维度的评估方案来检验安全性和有效性。主要疗效终点普遍采用国际标准的AIS分级,同时辅以功能独立性量表(如SCIM III)、尿动力学和神经影像学(MRI)等作为次要终点。部分研究还引入了电生理学评估。随访时间从6个月到5年不等,评估通常在基线及治疗后多个时间点(如3、6、12个月)进行纵向测量,以追踪恢复轨迹。

间充质干细胞移植的安全性

第一,总体而言,现有研究一致证实间充质干细胞(MSC)移植治疗脊髓损伤具有良好安全性。无论是短期还是长期随访(最长18个月),大多数研究仅报告了头痛、恶心或短暂发热等轻微、一过性不良反应,甚至未报告任何不良反应。一项纳入70例患者的大规模随机对照I/II期研究也显示,在长期观察期内未出现严重不良事件,特别是未发现炎症、感染、颅内高压或致癌等风险,为MSC治疗的安全性提供了有力证据。

第二,不同给药途径的安全性表现有所差异。其中,直接髓内注射因其侵入性操作,相关风险最高,可能引发局部疼痛、感觉障碍加重或肌肉僵硬等中度副作用;但研究者普遍认为这些反应主要源于神经外科手术创伤本身,而非移植的干细胞。值得注意的是,即使采用复杂的联合给药方案(如序贯进行鞘内、肌肉和静脉注射),MSC治疗也表现出良好的耐受性。

第三,个别研究中出现的严重并发症,经研究人员评估均与患者脊髓损伤后的基础状态(如合并症、长期卧床、院内感染风险)相关,被认定为非特异性事件,而非由MSC移植直接导致。这一判断进一步支持了MSC疗法本身在脊髓损伤应用中的相对安全性。

间充质干细胞移植治疗脊髓脊髓损伤的临床疗效结果

01、时间依赖性结果

间充质干细胞移植的临床疗效呈现出明显的时间依赖性特征,早期干预往往能取得更显著的功能改善。在脊髓损伤后的急性期和亚急性期(尤其是伤后六个月内)进行移植,多项研究均报告了患者神经功能评分(如AIS或Frankel评分)的积极变化。例如,伤后3周内接受单次静脉注射的患者在感觉和运动功能上表现出显著提升,这主要归因于早期阶段神经可塑性较强,且尚未形成严重的胶质瘢痕或轴突变性,从而为干细胞发挥修复作用提供了更有利的微环境。

即使在慢性期(损伤后数月到数年,甚至长达26年),间充质干细胞移植仍能促进部分神经功能恢复,但效果相对有限且个体差异较大。研究显示,慢性脊髓损伤患者在接受干细胞移植后,可能获得运动、感觉或自主神经功能的改善,例如通过蛛网膜下腔注射较高剂量细胞可提升AIS评分。然而,与早期治疗相比,慢性期患者的整体改善率较低,且在一项直接对比研究中,亚急性患者在功能状态指标上的改善比例明显高于慢性患者。

总体而言,间充质干细胞移植的疗效与治疗时机密切相关:早期(急性/亚急性期)移植能更有效地利用神经可塑性窗口,抑制继发性病理进程,从而实现更稳定和显著的功能恢复;而慢性期移植虽具潜力,但恢复程度通常较微弱,提示临床应用中应尽可能争取早期干预以优化预后。

2、损伤严重程度的影响

不完全性脊髓损伤患者在伤后6-12个月内表现出显著更强的自发性运动和感觉功能恢复能力,这归因于传导通路和神经可塑性机制的保留。相比之下,完全性脊髓损伤(AIS A级)由于脊髓广泛的解剖结构损伤,其恢复潜力严重受限

本综述分析的研究中,上述患者的纳入标准在脊髓损伤的严重程度方面存在显著差异,脊髓损伤的严重程度根据AIS分级从A级到D级进行分类。在大多数针对完全性脊髓损伤(AIS A级)患者的细胞移植研究中,功能改善甚微且进展缓慢。然而,在某些情况下,即使是AIS A级患者,也观察到了神经功能缺损的部分恢复,尤其是在早期干预并使用高剂量间充质干细胞(MSCs)的情况下

近期Hirota R等人的研究进一步支持上述发现。该研究纳入神经功能已稳定的中重度慢性SCI患者(AIS C–D级),在静脉注射自体骨髓MSCs后,7例患者中仅1例AIS分级由C级改善至D级,但所有患者的功能状态均得以维持或改善。该研究首次专门探讨了不完全性慢性SCI患者的神经康复潜力。

3、MSC类型的影响

临床研究报道了移植来自不同来源的异体和自体间充质干细胞(MSC)。然而,由于研究设计存在显著的异质性,目前尚无定论哪种类型的MSC在脊髓损伤(SCI)治疗中具有最大的疗效。

现有研究中最常用的是自体骨髓来源的MSC,这得益于其技术成熟、安全性记录良好以及在人体中展现出相对更优功能改善的临床数据支持。然而,由于各项研究在设计和评估上存在显著异质性,不同来源MSC(如骨髓、脂肪、脐带)的疗效尚缺乏直接、统一的高质量比较结论。

在自体与异体选择上,需权衡二者特点:自体MSCs免疫原性低、伦理接受度高,但制备周期长,可能错过急性期治疗时间窗;而异体MSCs(尤其来自年轻供体)可即取即用,适合急性期干预,且细胞活力可能不受患者年龄影响。

除骨髓来源外,其他类型MSC也展现出潜力。脂肪来源MSC虽有积极治疗效果的报道,但临床研究数量有限。值得注意的是,脐带来源MSC在近年的多项临床研究中显示出显著益处,且基础动物研究直接比较后提示其可能具有更优的治疗潜能。尽管如此,脐带MSC在人体中的确切疗效和优势地位,仍需通过大规模随机对照试验进一步验证。

4、移植参数的影响

间充质干细胞移植的临床疗效受移植参数,尤其是给药途径的显著影响。间充质干细胞(MSCs)的给药途径多种多样:髓内注射直接注入损伤部位、鞘内注射或静脉输注。

鞘内注射是最常用的方法,在26项研究中有16项采用了该方法,这可能是因为该方法具有微创性,并且能够将细胞直接输送到脑脊液中,包括损伤部位周围。髓内给药在11项研究中被采用(见表1),能够将细胞靶向递送至病灶,但如前所述,其手术相关并发症的风险较高。值得注意的是,有研究表明,将髓内与鞘内注射联合使用,可能比单一途径产生更优的治疗效果。

不同给药途径影响细胞分布与作用机制:静脉输注的MSCs主要滞留于肺、肝等器官,到达脊髓局部的数量很少,其疗效主要依赖全身性旁分泌作用;鞘内注射则能使细胞更有效地迁移并聚集于脊髓损伤区,实现更直接的局部修复。一项核素显像研究直观展示了这两种途径在细胞分布上的差异。

除给药途径外,细胞剂量与给药频率也是关键变量。多数研究采用单次移植,部分试验尝试了重复给药。目前临床数据尚不足以确定最佳方案,但临床前研究表明MSCs的修复作用具有剂量依赖性,且重复移植可增强疗效,该规律可能也适用于人类。

图2以示意图的形式概述了各种临床试验设计及其结果。图3展示了MSC单药治疗脊髓损伤的临床研究时间线,阐述了过去二十年来给药途径、移植技术和试验设计方面的主要进展,并总结了2009年至今开展的MSC单药治疗试验的发展历程。

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图2:脊髓损伤 (SCI) 中 MSC的各种临床试验方案及治疗效果概述。

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图3:2005-2025年间充质干细胞(MSC)单药治疗脊髓损伤(SCI)临床研究时间线。重点里程碑包括给药途径的演变、随机对照试验的开展以及移植方法的开发

尽管迄今为止已开展了大量研究,但MSC在脊髓损伤中发挥治疗作用的确切机制及其相互作用仍未得到充分理解,需要利用脊髓损伤动物模型进行进一步的基础研究。更全面地阐明这些机制可能有助于确定最佳移植参数,并为未来临床研究中提高基于MSC的治疗效果提供策略指导。

临床试验质量

在所有分析的研究中,54%为试点/I期系列,38%为II/III期,其余8%为病例系列,表明总体异质性,早期研究比更严格的II/III期研究占主导地位(图4)。

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图4:研究的关键特征:临床试验阶段、PEDro量表评分、研究设计。

根据分析,现有关于间充质干细胞移植治疗脊髓损伤的临床试验,其整体方法学质量处于中等偏下水平。超过一半的研究为早期试点或I期试验,这些研究多以探索安全性和初步疗效为目的,在实验设计上通常未设置对照组、未采用随机化与盲法,导致其科学严谨性不足。仅有不到四分之一的研究达到了较为严格的II/III期标准,而真正采用随机、双盲、对照这一金标准设计的高质量研究更是凤毛麟角。

从具体评估工具(PEDro量表)的评分结果来看,该方法学质量的不足得到了量化印证:绝大多数研究的评分低于5分,表明其在关键方法学要素上存在显著缺陷。高质量研究的稀缺,使得目前所观察到的积极治疗效果(例如感觉、运动或膀胱功能改善)主要建立在证据等级较低的研究基础上,其结论的可靠性有待更高等级证据的进一步验证。

此外,这些试验在患者纳入标准、细胞来源、移植方案及疗效评估工具等各个方面均存在高度异质性。这种缺乏统一标准的现状,使得不同研究之间的结果难以直接进行有效比较与整合,进一步增加了得出明确、普适性结论的难度。因此,未来亟需更多设计严谨、方案标准化的大规模随机对照试验来提供更高级别的证据。

未来展望

临床试验表明,间充质干细胞(MSC)单药治疗是安全的,但与其他疗法联合应用可潜在地增强其疗效(图5)。例如,脊髓损伤(SCI)动物模型的实验研究表明,MSC移植联合组织工程支架可以改善治疗效果,促进更具靶向性和可控性的轴突再生,改善微环境,并提高移植细胞的存活率。

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图5:增强MSC疗法的未来策略。以下创新方法可提高MSC移植的疗效:使用硬膜外电刺激;与MSC衍生的外泌体、其他类型的干细胞或组织工程支架和基质联合移植;移植基因修饰的MSC。

目前,该领域正处于快速发展阶段,并正积极开展研发工作。此前曾报道过MSC单药治疗人体研究的作者开展的一项初步临床研究证实了髓内注射人脐带MSC联合胶原支架的安全性和可行性。该方法促进了轴突沿胶原纤维的生长,并抑制了胶质瘢痕的形成。

结论

分析的临床试验的综合结果表明,MSC移植治疗脊髓损伤是安全可行的。初步疗效数据显示,神经功能有所改善,包括运动、感觉和自主神经系统功能的恢复。然而,许多研究尚属初步阶段,部分研究缺乏对照组,且试验设计存在异质性,因此需要谨慎解读这些结果。

在此,应认识到间充质干细胞(MSC)治疗脊髓损伤(SCI)领域高度异质化,且临床研究总体较少。为了证实MSC治疗SCI的疗效并建立最佳移植方案,需要开展更大规模的多中心随机对照试验。经现有研究评估,MSCs疗法的效果虽未达到显著突破,但其在改善膀胱感觉与功能方面表现出相对明确的潜力。

未来提升细胞治疗效果的策略可能包括:将MSCs移植与神经调控、康复训练、外科干预等手段相结合,并辅以功能性电刺激、MSCs外泌体、组织工程支架、基因修饰的MSCs或与其他细胞类型的联合移植,从而协同增强神经再生与功能恢复。

主要参考资料:

[1]:Shkap,M.;纳梅斯特尼科娃,D.;切尔卡绍娃,E.;丘达科娃,D.;比克季米罗夫,A.;亚里金,K.; Baklaushev,V. 间充质干细胞应用治疗脊髓损伤的临床见解。 国际。 J.莫尔。科学。 202526 , 12139。https://doi.org/10.3390/ijms262412139

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