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2025年干细胞治疗卒中的细胞递送方法、时机与临床进展

神经系统疾病是神经元和胶质细胞功能受损的结果,其中中风(卒中)作为全球主要的致死和致残性疾病,尤为引人关注。尽管过去几年我们对卒中病理生理学的理解有所加深,但现有治疗手段,如溶栓和取栓,因治疗时间窗狭窄且伴随出血风险,其应用受到极大限制。大量患者即使接受了有效急救,仍会遗留严重的神经功能缺损。在这一背景下,干细胞治疗卒中作为一种具有神经修复潜力的创新策略,正受到越来越多的关注。

研究表明,移植的神经干细胞能够通过多种机制促进脑功能恢复:它们不仅能分化为神经元和胶质细胞,直接替代受损细胞;还能分泌神经营养因子,增强突触可塑性,促进内源性修复;同时通过调节免疫反应、减轻炎症损伤,为神经再生创造有利的微环境。这些特性使得干细胞治疗能够突破传统疗法的时间窗限制,在急性期后的恢复阶段持续发挥修复作用。

因此,开发能够修复受损神经、促进功能重建的创新疗法,特别是基于干细胞的治疗策略,已成为当前卒中研究领域的迫切需求与核心挑战。随着临床试验的积极推进,干细胞治疗卒中有望为那些遗留功能障碍的患者带来实质性的功能改善,开启神经修复治疗的新篇章。

在此背景下,近日,国际期刊杂志《炎症药理学》发表了一篇“干细胞疗法在卒中后细胞修复中的应用前景”的研究综述[1]。

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综述总要讲述了干细胞治疗中风的干细胞主要类型,干细胞疗法治疗中风的机制、以及如何何时输注干细胞治疗中风,最后对基于干细胞的疗法在治疗中风方面的应用进行了总结。

中风的疾病负担与病理机制

中风,尤其好发于老年男性,是全球范围内仅次于癌症和心肌梗死的致命杀手。它主要分为缺血性中风和出血性中风,其中以缺血性中风最为常见,其根本原因是脑动脉闭塞导致局部脑组织缺血缺氧。

2025年干细胞治疗卒中的细胞递送方法、时机与临床进展

这一病理过程迅猛而致命。当大脑缺氧超过60至90秒,正常脑功能便会停止;若缺氧持续3小时,脑组织将发生不可逆的死亡,形成脑梗死。这一过程不仅直接摧毁神经元与神经胶质细胞,更对复杂的神经网络和血管系统造成毁灭性打击。尽管机体自身会启动内源性修复,例如释放VEGF、BDNF等神经营养因子试图促进新生,但对于已形成的严重损伤往往收效甚微。

究其根本,缺血触发的级联反应是造成损害的核心。一旦血供中断,神经元能量代谢崩溃,难以维持离子梯度,引发钙离子大量内流。这导致线粒体功能障碍,并产生过量活性氧(ROS),造成严重的氧化应激损伤。随后,垂死的细胞释放信号,激活强烈的炎症反应。

正如(图1)所示,缺血性中风与促炎和抗炎介质均有关联,形成一个复杂的免疫网络。在损伤早期,大量促炎细胞因子(如IL-17A)和免疫细胞浸润,加剧脑组织损伤;而保护性的抗炎机制则相对不足,这种失衡状态共同推动了一场恶性循环。正是这种复杂的病理背景,凸显了当前疗法在“神经修复”层面的不足,从而将干细胞疗法推向了前沿。

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图1:正常脑和受损脑的示意图,突显了干细胞疗法的治疗潜力。干细胞疗法可促进神经保护、神经发生、血管生成和突触可塑性,从而有助于功能恢复。

干细胞治疗卒中的干细胞类型都有哪些?

干细胞是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞,为再生医学提供了强大的种子细胞。应用于中风治疗的干细胞主要类型包括神经干细胞(NSCs)、骨髓干细胞、间充质干细胞(MSCs) 和脐带血干细胞等(表1)。

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表1:中风中使用的不同类型干细胞及其作用机制列表

这些干细胞移植后,并非简单地直接替代死亡的神经元,而是通过多重协同机制发挥修复作用,其核心可概括为“旁观者效应”——即通过旁分泌释放一系列生物活性因子来调节内环境。

神经干细胞(NSCs) 机制最为直接,它不仅能分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞,直接整合入神经网络,还能分泌神经营养因子,促进血管生成,并激活内源性神经发生。

骨髓与间充质干细胞则更侧重于“微环境管理者”的角色。它们强大的免疫调节能力是其核心优势,能抑制促炎细胞因子(如IL-6, TNF-α),促进抗炎因子(如IL-10, TGF-β)表达,从而扭转卒中后的炎症状态。同时,它们也能促进血管新生,并通过释放因子支持轴突重塑和突触连接。

脐带血干细胞同样以免疫调节和营养支持见长,其来源广泛,免疫原性低,是同种异体“现货型”治疗的理想选择。

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图2示:中风后有助于神经修复的疗法

干细胞治疗中风从实验室到临床:递送、时机与试验进展

干细胞治疗中风的细胞递送途径主要包括以下几种:

脑内注射:这被认为是将外源性神经干细胞输送至大脑最有效的方法。该技术将数百万个细胞直接移植到脑组织中,其中约三分之一的细胞会迁移到受损区域甚至对侧半球,能在病灶区域实现良好的细胞分布。一些临床试验已将其应用于中风后的延迟期治疗。然而,这是创伤性最大的方法,可能引发癫痫发作、晕厥、慢性硬膜下血肿和运动功能下降等严重副作用。

血管内输注:这是一种创伤性较小的方案,主要包括静脉注射和动脉内注射。

静脉注射:这是最实用、最常用的方法,大多数正在进行的中风临床试验采用此途径。它在急性期或早期亚急性期更为合适。但其缺点是细胞在到达脑部前需经过肺循环和体循环,可能导致细胞在肺部黏附形成微栓子,引发致命的肺栓塞。

动脉内注射:此途径比静脉输注更有效,因为它避开了外周过滤器官(如肺),能直接增加脑血流量,从而将更多细胞递送到大脑,可能更有效地缩小梗死面积。但风险在于,细胞本身可能降低脑血流量,从而导致微卒中。由于细胞直接被输送到大脑,可能缩小梗死面积并促进功能恢复,因此血管内给药优于静脉给药(表2)。

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表2:用于将细胞输送到中风区域的不同输送方法的总结

鼻内给药:这是一种新兴的非侵入性技术。它通过嗅觉通路等途径直接将治疗介质穿过血脑屏障输送至中枢神经系统。这种方法显著降低了与血管内给药相关的不良反应(如栓塞)风险,同时也能促进细胞归巢到脑部损伤区域。

干细胞注射治疗中风的最佳时间窗口

干细胞治疗中风的最佳时间窗口是一个复杂但关键的问题。综合分析表明,在急性期和亚急性期(尤其是卒中后数小时至数天内)进行干细胞移植,被认为优于慢性期。

急性期与亚急性期是更优的治疗窗口:在卒中发生后的急性期和亚急性期,尽管存在有害的炎症环境,但大脑也同时启动了内源性修复机制。这一时期的微环境具有双重性:一方面,缺血会释放一系列细胞因子、趋化因子和活性氧,损害神经元;但另一方面,某些因子(如SDF-1)的产生能够主动引导移植的干细胞向损伤区域迁移。

研究表明,在此时进行干细胞治疗可以降低神经炎症、调控局部微环境,从而挽救缺血半暗带的神经细胞和胶质细胞。动物实验(如在大鼠卒中模型中发现卒中后48小时移植神经干细胞的存活率高于6周后)和部分临床研究都支持早期移植与更好的功能恢复和临床结局相关。

慢性期治疗效果受限且风险增加:相比之下,在卒中慢性期(数周至数月后)进行干细胞治疗面临更多挑战。此时,大脑的病理状态发生显著变化:胶质瘢痕已经形成,脑组织出现不可逆性丧失,且移植区域缺乏足够的血液供应。这些因素严重阻碍了干细胞的存活、整合与功能发挥。

临床报道也指出,在慢性期注射干细胞可能导致运动障碍和癫痫发作等副作用短暂加重,甚至有相关研究因此被迫中止。尽管组织工程(如使用人工支架)致力于解决这些问题,但慢性期干细胞移植的疗效普遍被认为低于早期移植。

总结来说,最优时间窗倾向于卒中后的急性期和亚急性期。其核心优势在于能够利用大脑自身发出的“归巢信号”引导干细胞,并在神经炎症完全发展之前进行干预,从而提高细胞存活率并最大化其神经保护与修复潜力。尽管慢性期治疗仍在探索中,但目前证据强烈支持“越早越好”的治疗策略。

干细胞治疗中风的临床试验

临床前研究也促成了一些临床试验,这些试验报告了干细胞治疗在 IS 早期阶段的安全性和有效性(表3)。

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表3:干细胞治疗中风的临床试验

神经干细胞治疗中风的临床试验

神经干细胞治疗中风的临床试验主要集中在两个方向:以安全性为核心的早期探索,以及以功能改善为目标的效果验证。当前试验多为I期或I/II期,规模有限,但整体显示出较好的安全性和初步疗效信号。

一、安全性:多项I期试验已验证可行性

已有多国完成神经干细胞在中风后期患者中的小规模临床试验(如美国Stanford的 SB623细胞、英国的CTX0E03细胞、日本的Muse细胞)。总体结果显示:经脑内或脑室注射的神经干细胞未出现严重免疫排斥、肿瘤形成或持续性炎症;常见轻度不良事件包括头痛、短暂性发热、注射相关不适等,属于可控风险区间。

二、初步疗效:部分患者出现量化的功能改善

多数试验报告显示,在中风后6个月至3年的慢性期患者中,植入神经干细胞后部分患者出现NIHSS、Fugl-Meyer运动评分、mRS等量表的改善,幅度约为2–10分不等。试验团队认为改善可能来自:促进局部微环境修复、增强神经可塑性、激活残存通路,而非简单“替代神经元”。

三、关键代表性试验数据示例

  • SB623(美国):18名慢性期缺血性中风患者接受脑内注射,12个月随访中运动功能评分平均改善8–10分。

  • CTX0E03(英国):21名患者接受脑基底节注射,安全性良好;部分中度残疾患者的mRS等级出现1级改善。

  • Muse细胞(日本):以静脉输注方式治疗亚急性期中风,多中心研究显示 mRS、FIM等评分均呈统计学改善趋势。

骨髓干细胞治疗中风的临床试验

目前已开展或正在进行多项利用BMSC治疗中风的临床试验。与脑内移植相比,这些研究采用动脉内或静脉内给药的方式,因为这些方法更安全,且技术限制更少。为了确保骨髓间充质干细胞(BMSCs)在卒中治疗中动脉内注射(IA)的安全性,开展了三项试验。

在每项试验中,十名受试者中有两名在1个月的随访期内出现部分性癫痫发作,并接受了抗癫痫药物治疗。首次发作后未再发生癫痫发作。患者在服药后仍接受了6个月的观察。已发表的I期研究表明,动脉内注射BMSCs并未导致肿瘤形成、卒中或死亡风险增加,而其他两项研究也未报告任何显著不良事件。

一项II期研究的类似结果表明,骨髓间充质干细胞(BMSC)动脉内注射(IA)无副作用。

间充质干细胞治疗中风的临床试验

近期,间充质干细胞治疗中风的临床研究确实取得了不少扎实的进展,尤其在2024年至2025年,多项临床试验已进入了更关键的II期或II-III期阶段。

WG103(人脐带间充质干细胞):在2025年7月公布的I期临床试验结果中,WG103表现出良好的安全性和耐受性,所有剂量组均未出现与药品相关的严重不良事件。在有效性方面,接受治疗的患者神经功能缺损(NIHSS)评分平均改善了6.5分,日常生活活动能力也有提升。其II期研究正由北京天坛医院牵头,旨在进一步验证其疗效。

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CG-BM1(骨髓间充质干细胞):这是国内首个针对缺血性脑卒中进入该领域临床阶段的自主研发骨髓来源干细胞产品。其I期试验也证实了产品的安全性,并显示出对患者病情改善的初步有效性。该研究的一个特点是关注发病后3个月至5年的恢复期及后遗症期患者,为传统治疗手段效果微弱的慢性期患者带来了新希望。

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脐带血干细胞治疗中风的临床试验

(中国台湾)永笙生技的异体脐带血细胞:2024年6月,永笙生技宣布获得美国食品药物管理局(FDA)通知,核准执行异体脐带血细胞新药治疗急性缺血性脑中风的临床二期试验,此为全球首款获FDA核准使用两剂HLA匹配异体胶带血,治疗急性缺血性脑中风的人体临床实验。

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相较于现有标准疗法短短几小时的黄金治疗时间,该疗法将治疗窗口延长至9天,为更多患者提供了治疗机会。

脐带血单核细胞(MNCs)的潜力:一项已完成的I期安全性研究结果显示,6名急性中风患者在发病后3-10天内通过静脉输注脐带血单核细胞后,其神经功能、平衡能力和日常生活能力在12个月内均有显著改善,运动功能几乎完全恢复。

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更重要的是,在整个研究期间,没有出现与细胞输注相关的严重不良反应。

结论与展望

干细胞疗法代表了一种修复性的、极具前景的中风治疗新策略。本文系统梳理了其细胞类型、作用机制、递送方案、治疗时间窗及临床进展,充分展示了该领域的活力与潜力。

然而,要将干细胞疗法真正转化为标准临床实践,仍有许多挑战有待解决。未来的研究需要更精确地确定最佳给药途径、注射次数与剂量,并优化细胞的制备工艺。同时,更大规模、设计严谨的III期随机对照试验对于最终验证其疗效与长期安全性至关重要。

尽管前路依然充满挑战,但干细胞疗法无疑已经成功地将中风治疗从传统的“抢救与维持”模式,引向了充满希望的“修复与再生”新时代。它不仅是治疗中风,也为许多其他神经退行性疾病的治疗开辟了全新的思路。

参考资料:

[1] Khan, H., Singh, K., Prabhakar, NK 等。 干细胞疗法在中风后细胞恢复中的应用前景。 炎症药理学 (2025)。https://doi.org/10.1007/s10787-025-01944-2

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