文 | 藥渡諮詢郭雷團隊
1、幹細胞分類
幹細胞根據細胞來源和細胞發育階段，可以分為胚胎幹細胞（ESC）和成體幹細胞（ASC）。根據分化潛能，可分為全能幹細胞（TSC）、多能幹細胞（HSC）和專能幹細胞（USC）。2006年，Shinya Yamanka發現誘導多能幹細胞（iPSC），iPSC排除了倫理學爭論，可以從患者自身的細胞產生，但在將iPSCs衍生的細胞應用於細胞治療之前，仍然需要解決許多挑戰。這些挑戰包括檢測和去除未完全誘導分化的細胞，解決產生的細胞中的基因組和表觀遺傳學的改變以及克服移植時可能出現的致瘤性等。
圖1 幹細胞來源及可分離增殖的細胞
（圖片來源：doi: 10.1111/cns.13247）
2、臨床進展
近幾年幹細胞基礎及臨床試驗發展火熱，迄今為止，世衛組織國際臨床試驗註冊處已註冊了超過3,000項涉及使用成體幹細胞的臨床試驗，III期臨床試驗及以上262個。適應症涉及神經性疾病、心血管疾病、糖尿病、血液病和癌症等多個不同領域。截止目前，CDE已受理14項幹細胞治療臨床試驗的申請，10項已通過默示。全球已上市16種幹細胞治療產品。
表1全球已上市幹細胞產品
數據來源：藥渡諮詢整理分析
3、幹細胞治療在中樞神經性疾病上的進展
神經系統疾病包括一系列不同的中樞和外周神經系統紊亂，它們的治療選擇範圍有限，與其他治療領域相比，改進治療的藥物批准率仍然較低。幹細胞療法給神經性疾病治療提供了希望,迄今為止，已有超過200項應用各種幹細胞方法治療神經系統疾病的臨床研究被註冊，主要為多發性硬化症、中風、帕金森和脊髓損傷。
幹細胞在中樞神經性疾病治療上有多種治療潛力，可以通過幾種途徑進行神經損傷修復（圖2）：a.移植的幹細胞可以遷移到損傷的神經部位，通過細胞替代作用更換機體已經死亡或受損傷的神經細胞，修復受損神經網絡；b.移植的幹細胞可以分泌大量神經細胞活性生長因子和營養因子，激活神經細胞，促進新細胞的再生和重建；分泌血管生成因子，促進病變部位血管生成；c.可進行免疫調節，幹細胞可以調節免疫細胞到達病理部位的數量並且分泌不同水平的細胞因子相互影響，起到抗炎的保護作用；
圖2 幹細胞和治療神經性疾病機理
（圖片來源：doi:10.7196/SAMJ.2019.v109i8b.14009）
3.1幹細胞治療帕金森疾病
目前，應用於帕金森病臨床治療研究的幹細胞主要有神經幹細胞、胚胎幹細胞、間充質幹細胞和誘導多能幹細胞等，但目前大部分學者認為iPSC為PD最有前景的幹細胞選擇。在2018年8月，日本京都大學團隊被批准了首個使用iPSC治療PD的臨床試驗，該試驗招募了7名患有中度PD的患者，使用同種異體的iPSC產生多巴胺能祖細胞，然後通過特殊裝置將其手術移植到患者的大腦中，同時給予免疫抑制劑藥物以避免免疫排斥反應，截至目前試驗初步結果表明該治療的安全性，研究人員表示，如果這項試驗順利進行，根據日本的再生藥物快速審批制度，最早在2023年該藥物就可以出售給患者。國內截止目前未查及使用iPSC的臨床試驗，已發生的試驗大多使用臍帶間充質幹細胞和自體骨髓幹細胞。
在clinical trials上搜索「stem celltherapy」及「Parkinson’s Disease」,可搜集23個臨床試驗，多數處於臨床I/II期階段，一個處於臨床II/III期階段，該試驗為蘇州大學第二附屬醫院的神經幹細胞試驗，採用鼻腔給藥，暫未查及臨床結果。[1]
3.2 肌肉萎縮性側索硬化症（ALS）
肌萎縮側索硬化症（ALS）是一種進行性神經系統疾病，可攻擊大腦皮質、腦幹和脊髓神經細胞。治療ALS的第一個嘗試是通過在小鼠模型中移植MSC，該試驗結果證明幹細胞治療ALS是有希望的，將幹細胞注射到小鼠脊髓中可以延遲ALS的發生，提高生存率。Neuronata-R於2014年7月被韓國食品與藥品安全部獲準上市，並於2015年2月投放市場，但至今未開展三期臨床試驗。目前在進行的臨床試驗幾乎都為基於安全性的研究，尚未有證明有效性的臨床最終試驗結果。值得注意的一點是，儘管臨床前研究報告說，來自未患病個體的細胞要優於ALS患者的細胞，但大多數臨床試驗都採用了自體移植，這可能解釋了ALS缺乏優秀有效性數據的問題。
在clinical trials上搜索「stem celltherapy」及「ALS」，可查及25個正在進行的臨床試驗，其中進展最快的為NurOwn (MSC-NTF)，處於臨床III期。
3.3 中風
目前，中風是細胞治療中最受檢查的中樞神經系統疾病之一。在ClinicalTrials.gov上搜索「stroke」，「brain」和「transplantation」後，可查及45項臨床試驗。在近70％的試驗中，使用了MSC或相關細胞。中風患者的包括中樞神經元，星形膠質細胞，少突膠質細胞和其他細胞在內的多種細胞在中風發作後突然死亡，並且隨後可發生繼發性損傷導致更多的細胞變性。因此中風的恢復與PD的不同之處在於需要再生多種類型的細胞，細胞間的相互作用被視作再生的關鍵，在現有情況下高質量且持續的細胞再生非常困難，並且阻止神經元-膠質細胞-血管單位死亡的目標對於設計幹細胞治療的再生醫學至關重要。
MSC已經顯示出在再生神經元-膠質細胞-血管單位方面再生的希望。MSC治療中風的優點是a.可從骨髓中快速分離，b.在培養物中高效擴增,c.在培養物中易於維護，d.即使在中風的急性期也適合自體移植，以及e.神經營養作用。MSC的治療作用可能是多種再生機制共同作用，包括血管生成，抗炎，抗凋亡，神經細胞再生以及細胞遷移和分化。
MSC已成為許多中風臨床研究的重點，在血液病安全性方面的過往試驗以及大量臨床前中風研究證明其安全性和有效性。MSC細胞的遞送途徑包括腦內，動脈內或靜脈內，腦內途徑可能是最有效的，但也是最具侵襲性的，而靜脈內途徑可能是侵襲性最小但到達目標區域細胞最少的，動脈內途徑位於兩者之間，根據患者中風程度的差異給藥途徑需進行選擇和優化。
2005年，全球首次對缺血性中風患者進行了靜脈內自體MSC的I期研究。2014年，發表了第一項對缺血性中風患者進行異體MSC靜脈內給藥的II期臨床試驗，在這項研究中，報告了缺血性中風患者靜脈注射異體MSC的治療效果。在一項使用動脈內同種異體MSC給藥的研究中，40％接受幹細胞治療的中風患者在發病後3-7天內表現出良好的臨床效果。目前日本也正在進行一些幹細胞治療中風的臨床試驗，例如Shichinohe報導了他們中風亞急性期的自體MSCs的腦內給藥方案。[3]
4、幹細胞治療神經性疾病上的困難
4.1 如何增強幹細胞療法的療效
幹細胞治療被認為是治療神經性疾病的最有希望的治療方法，但是必須要優化幹細胞的治療潛力，包括增強幹細胞的分化，遷移或神經網絡的形成，這些都是中樞神經系統再生的關鍵指標。電刺激成為一種更重要方式，試驗證明電刺激可觸發腦卒中大鼠腦內移植的間充質基質細胞通過趨化因子SDF-1α進行信號傳導，增強海馬體中的神經細胞再生，此外，電刺激可改善突觸的形成，從而促進幹細胞療法的治療效果，並提示組合療法的潛力。
4.2 細胞療法的安全性
自體患者來源的細胞可以通過倫理審查；另一方面對成體細胞進行基因改造，進行幹細胞擴增有可能會導致細胞繁殖不受控制，潛在風險的可控性成為重要挑戰。但是不對患者來源的細胞進行編輯，又很大可能會限制其生存能力和治療潛力。使用健康的供體進行同種異體移植可以避免上述問題，但是這些細胞具有免疫排斥的風險。因此幹細胞治療需要消除不確定的細胞分化及繁殖因素，除去有致瘤風險的細胞，並純化分化的細胞。
4.3 iPSC的倫理道德風險
作為自體幹細胞的iPS細胞已成為一種有吸引力的移植細胞來源。將iPS過渡到臨床應用，減少將這些細胞分化為所需的細胞的時間以及建立、維護和使用用於治療目的的iPS細胞培養相關的成本是關鍵。當使用iPSC分化的神經元、少突膠質細胞或星形膠質細胞作為中樞神經系統疾病的細胞產物時，增殖的差異、分化的非同質性和不同的遺傳背景都是技術方面的障礙。
據報導，PD患者iPSC源性多巴胺能神經元的基因表達與原代多巴胺能神經元有顯著差異。最後，與異體健康供者來源的iPSC相比，自體患者來源的iPSC的基因改變、對藥物的反應和細胞年齡限制了其治療潛力。iPSC目前也面臨著致瘤性的問題且面臨著倫理爭議，這涉及到它們無限的分化能力，人們擔心這些細胞有朝一日可能應用於人類克隆。
4.4 幹細胞治療試驗評估
目前的臨床試驗使用了不同的方法評判幹細胞治療安全性和有效性，臨床試驗設計的差異使得比較研究之間的結果變得困難。幹細胞的質量評估缺乏一個統一的標準。[4]
5、總結
幹細胞治療正日益成為可行的治療方式，儘管面臨著許多挑戰，但隨著每一項研究的開展，幹細胞應用的可能性都在增加。目前，幹細胞治療在神經退行性疾病和黃斑變性上進展迅速。誘導多能幹細胞正應用於幹細胞研究領域，有無限可能可以使用患者自己的細胞治療疾病。利用間充質幹細胞再生牙齒和牙周組織已經進入診所，很快將成為一種有效的治療方法。目前全球都在努力建立監管準則和標準，以確保患者的安全。在不久的將來，幹細胞療法將對人類健康產生重大影響。
參考文獻
1. Alessandrini M, Preynat-Seauve O, De Bruin K, Pepper MS. Stem cell therapy for neurological disorders. S Afr Med J.2019;109(8b):70-77. Published 2019 Sep 10. doi:10.7196/SAMJ.2019.v109i8b.14009
2. Brown C, McKee C, Bakshi S, et al. Mesenchymal stem cells: Cell therapy and regeneration potential. J Tissue Eng Regen Med. 2019;13(9):1738-1755. doi:10.1002/term.2914
3. Yasuhara T, Kawauchi S, Kin K, et al. Cell therapy for central nervous system disorders: Current obstacles to progress. CNS Neurosci Ther. 2020;26(6):595-602. doi:10.1111/cns.13247
4. Aly RM. Current state of stem cell-based therapies: an overview. Stem Cell Investig. 2020;7:8.Published 2020 May 15. doi:10.21037/sci-2020-001