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間充質(zhì)干細胞療法在4大神經(jīng)退行性疾病中的應用:機制、臨床進(jìn)展與未來(lái)展望

神經(jīng)退行性疾?。∟Ds)嚴重影響患者的生活質(zhì)量,而有效的治療方法仍然有限。由于治療重點(diǎn)在于緩解癥狀,因此通常忽略了問(wèn)題的根本原因。干細胞具有自我更新和分化成多種細胞系的能力,展現出巨大的潛力,使其成為再生療法(尤其是神經(jīng)系統疾?。┑睦硐牒蜻x者。

間充質(zhì)干細胞療法在4大神經(jīng)退行性疾病中的應用:機制、臨床進(jìn)展與未來(lái)展望

間充質(zhì)干細胞療法在4大神經(jīng)退行性疾病中的應用:機制、臨床進(jìn)展與未來(lái)展望

2026年1月13日,《Biology and Life Sciences》發(fā)表的一篇研究綜述,為間充質(zhì)干細胞治療神經(jīng)系統疾病提供了有力證據。該綜述指出,間充質(zhì)干細胞及其衍生物對多種神經(jīng)退行性疾病具有疾病修飾作用。在阿爾茨海默?。ˋD)、帕金森?。≒D)、亨廷頓?。℉D)和肌萎縮側索硬化癥(ALS)的臨床前研究中,一致觀(guān)察到行為學(xué)改善、神經(jīng)炎癥減輕以及神經(jīng)保護效應。這些作用主要源自MSCs的旁分泌信號,而非直接的細胞替代[1]。

迄今為止的臨床研究一致支持基于MSCs療法的安全性和可行性,但療效信號仍然有限、異質(zhì)性較高且主要為短期療效,這凸顯了開(kāi)展更大規模、控制良好的臨床試驗的必要性。

間充質(zhì)干細胞的顯著(zhù)優(yōu)勢與治療基礎

間充質(zhì)干細胞(MSCs)的核心治療價(jià)值在于其三大優(yōu)勢:來(lái)源廣泛且倫理爭議小(可從骨髓、脂肪、臍帶、牙髓等多種組織輕松獲?。?、低免疫原性(允許使用異體來(lái)源而無(wú)需嚴格配型,極大降低了臨床應用門(mén)檻)以及作用機制安全高效(圖1)。

其治療作用主要不依賴(lài)直接分化替代受損細胞,而是通過(guò)強大的旁分泌效應來(lái)實(shí)現,即分泌一系列生物活性物質(zhì)(統稱(chēng)“分泌組”),包括細胞因子(如抗炎因子IL-10)、生長(cháng)因子(如促進(jìn)神經(jīng)生長(cháng)的BDNF)以及包裹了蛋白質(zhì)、mRNA和微RNA(miRNA)的細胞外囊泡。這些物質(zhì)共同起到調節免疫、抑制炎癥、促進(jìn)血管新生、保護現存細胞并刺激內源性修復的關(guān)鍵作用(圖1)。

圖1:MSC來(lái)源及其在神經(jīng)退行性疾病中的治療機制示意圖。給藥后,MSC主要通過(guò)釋放生物活性分泌組發(fā)揮作用,該分泌組由細胞外囊泡、生長(cháng)因子和免疫調節細胞因子組成。
圖1:MSC來(lái)源及其在神經(jīng)退行性疾病中的治療機制示意圖。給藥后,MSC主要通過(guò)釋放生物活性分泌組發(fā)揮作用,該分泌組由細胞外囊泡、生長(cháng)因子和免疫調節細胞因子組成。

核心治療載體——細胞外囊泡(EVs)及其靶向遞送優(yōu)勢

在MSCs的分泌組中,細胞外囊泡(EVs) 因其獨特的納米級囊泡結構,已成為最具前景的“無(wú)細胞”治療工具。EVs的核心優(yōu)勢在于其天然的生物遞送能力:它能夠攜帶母細胞(MSCs)的治療性物質(zhì),并有效地穿越體內屏障,尤其是難以逾越的血腦屏障,從而將藥物精準遞送至大腦等中樞神經(jīng)系統病變部位,解決了傳統大分子藥物難以入腦的難題(圖1)。

然而,EVs的遞送效率并非一成不變,它受到囊泡本身物理特性(如大小、表面電荷)、生化組成(取決于MSCs的來(lái)源和培養條件)以及給藥途徑等多種因素的復雜影響,其精確作用機制仍是當前研究的前沿。

在神經(jīng)退行性疾病中的具體應用機制與前景

基于上述機制,MSCs及其EVs在對抗神經(jīng)退行性疾病中展現出多方面的治療潛力,其作用因疾病病理特點(diǎn)而有所側重:

  • 在阿爾茨海默?。ˋD)中,主要通過(guò)減輕腦內慢性神經(jīng)炎癥和提供神經(jīng)營(yíng)養支持來(lái)保護神經(jīng)元、延緩認知衰退;
  • 在帕金森?。≒D)中,重點(diǎn)在于釋放神經(jīng)營(yíng)養因子(如GDNF),支持殘存的多巴胺能神經(jīng)元存活并改善其功能;
  • 在亨廷頓?。℉D)等疾病中,則能激活抗凋亡、抗氧化和神經(jīng)保護通路。

綜上所述,MSCs及其衍生物(尤其是EVs)集多靶點(diǎn)治療、高安全性、良好遞送潛力及易規?;a(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)于一身,被視為開(kāi)發(fā)下一代神經(jīng)退行性疾病療法極具競爭力的候選策略。

下文將根據現有文獻數據,系統討論MSC療法在治療神經(jīng)退行性疾病中的研究進(jìn)展、安全性、有效性及相關(guān)不良事件。

間充質(zhì)干細胞針對特定神經(jīng)系統疾病的療法

由于干細胞具有自我更新、自我復制、再生和分化能力,最近的研究致力于尋找利用干細胞治療神經(jīng)退行性疾病的有效治療方案。

01、間充質(zhì)干細胞與阿爾茨海默?。ˋD)

阿爾茨海默?。ˋD)是神經(jīng)退行性疾病中最常見(jiàn)的類(lèi)型之一,主要影響老年人群。臨床上,AD與癡呆癥相關(guān),其特征是進(jìn)行性記憶喪失和一個(gè)或多個(gè)認知領(lǐng)域的損害。退行性變主要影響海馬和皮質(zhì)神經(jīng)元,包括谷氨酸能和膽堿能神經(jīng)元群,導致記憶喪失和認知能力下降(圖2) 。

圖2:主要神經(jīng)退行性疾病的病理生理機制和臨床特征。側邊欄概述了從細胞功能障礙到特定神經(jīng)元丟失以及隨后的臨床表現的進(jìn)展過(guò)程。
圖2:主要神經(jīng)退行性疾病的病理生理機制和臨床特征。側邊欄概述了從細胞功能障礙到特定神經(jīng)元丟失以及隨后的臨床表現的進(jìn)展過(guò)程。

阿爾茨海默病的核心病理機制——一個(gè)多層次的惡性循環(huán)

阿爾茨海默病的病理核心是β-淀粉樣蛋白(Aβ)和tau蛋白的異常積累,它們通過(guò)兩種主要形式造成損害。

第一,不溶性沉積物:Aβ在神經(jīng)元外形成“老年斑”,tau蛋白在神經(jīng)元內形成“神經(jīng)原纖維纏結”,這些固態(tài)結構物理性地破壞突觸連接,阻礙神經(jīng)信號傳遞。

第二,可溶性寡聚體:這些微小、可擴散的Aβ和tau寡聚體毒性更強,能直接嵌入神經(jīng)元膜,破壞其完整性,干擾線(xiàn)粒體功能,并異常影響神經(jīng)遞質(zhì)釋放。

關(guān)鍵的是,這兩種形式共同觸發(fā)了一個(gè)自我強化的“炎癥循環(huán)”:它們被大腦的免疫細胞(小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞)識別,導致其持續過(guò)度激活,釋放大量炎癥因子和神經(jīng)毒性物質(zhì),這種慢性神經(jīng)炎癥反過(guò)來(lái)又加速了神經(jīng)元損傷和更多病理性蛋白的生成,形成了驅動(dòng)疾病進(jìn)展的核心惡性循環(huán)。

傳統療法的困境與間充質(zhì)干細胞治療的多靶點(diǎn)新策略

針對上述核心病理,傳統的“單一靶點(diǎn)”療法(如直接清除Aβ或tau蛋白的抗體藥物)在大型臨床試驗中均告失敗,凸顯了僅干預疾病鏈條中一個(gè)環(huán)節的局限性。因此,研究轉向了具有多靶點(diǎn)、多功能特性的間充質(zhì)干細胞(MSCs)及其衍生物(如外泌體)。

臨床前研究(動(dòng)物實(shí)驗)清楚地揭示了其作用機制

它們并非直接“替換”神經(jīng)元,而是作為一個(gè)生物反應調節系統,通過(guò)分泌多種活性因子,同時(shí)執行“清除”(促進(jìn)Aβ降解)、“滅火”(抑制小膠質(zhì)細胞過(guò)度活化,減輕神經(jīng)炎癥)、“修復”(提供神經(jīng)營(yíng)養支持,保護突觸功能)和“調節”(改善細胞自噬與凋亡平衡) 等多重任務(wù),從而從多個(gè)環(huán)節上打破上述的病理惡性循環(huán)。

臨床轉化現狀——從明確的有效性到初步的安全性,未來(lái)挑戰明確

目前,MSCs治療AD的轉化醫學(xué)證據呈現清晰的兩個(gè)階段。在臨床前階段,證據高度一致且積極,多種動(dòng)物模型均證實(shí)MSCs能顯著(zhù)改善認知并減輕核心病理。

然而,在臨床階段,當前已完成和進(jìn)行中的早期試驗(I/II期)主要核心結論是證明了多種給藥途徑(如腦室內注射、鼻內給藥)的安全性、可行性和良好耐受性。在療效方面,僅在一些探索性分析中觀(guān)察到了令人鼓舞的初步跡象,如特定劑量組出現認知改善減緩、海馬體萎縮減慢等。

因此,結論非常明確:MSCs療法已成功跨越了臨床轉化的第一道關(guān)卡(安全性),但其確鑿的臨床療效尚未得到大規模驗證,必須通過(guò)設計更嚴謹、規模更大、隨訪(fǎng)期更長(cháng)的II/III期隨機對照試驗來(lái)最終確定其治療價(jià)值。

02、間充質(zhì)干細胞治療帕金森病(PD)

帕金森病的核心病理與診斷困境

帕金森?。≒D)是第二常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病,其核心病理生理機制是錯誤折疊的α-突觸核蛋白在神經(jīng)元內異常積聚,形成路易體和路易神經(jīng)突。這導致以黑質(zhì)紋狀體通路多巴胺能神經(jīng)元選擇性喪失,進(jìn)而引發(fā)運動(dòng)障礙。

值得注意的是,α-突觸核蛋白病理在中樞神經(jīng)系統內分布廣泛,使得PD具有高度異質(zhì)性。目前臨床診斷僅為“可能”P(pán)D,確診仍需死后腦組織病理檢查,這凸顯了該蛋白在發(fā)病中的中心地位及當前診斷手段的局限。

MSCs通過(guò)分泌組發(fā)揮多靶點(diǎn)疾病修飾作用的臨床前證據

臨床前研究一致表明,間充質(zhì)干細胞(MSCs)對PD的治療作用主要依賴(lài)其旁分泌功能,而非細胞直接替代。其分泌組(含神經(jīng)營(yíng)養因子和細胞外囊泡EVs)能發(fā)揮多靶點(diǎn)疾病修飾作用:

  • 1)對抗核心病理:抑制α-突觸核蛋白的異常聚集,降低其水平;
  • 2)神經(jīng)保護與修復:支持多巴胺能神經(jīng)元存活,保護黑質(zhì)和紋狀體神經(jīng)元;
  • 3)免疫調節:調節小膠質(zhì)細胞的過(guò)度激活,減輕神經(jīng)炎癥。在多種PD動(dòng)物模型(毒素誘導或α-突觸核蛋白過(guò)表達)中,MSC-EV治療能持續改善運動(dòng)功能、降低炎癥因子水平,且療效可維持數周至數月,為臨床應用提供了堅實(shí)的機制與療效基礎。

早期臨床試驗證實(shí)安全性并提示潛在療效趨勢

早期臨床研究(多為I/II期試驗)探索了不同來(lái)源(骨髓、脂肪)和不同途徑(靜脈、鼻內、腦內/動(dòng)脈內注射)的MSC移植。綜合現有數據,結論明確分為兩層:

第一,安全性得到廣泛證實(shí)——無(wú)論是自體還是異體MSCs,多種給藥方式均表現出良好的安全性和耐受性,僅報告輕微或短暫的不良事件,未發(fā)現免疫排斥、致瘤性或MRI異常等嚴重問(wèn)題。

第二,療效呈現積極但初步的趨勢——多項試驗報告了患者運動(dòng)癥狀(UPDRS評分)的短期改善,部分研究還觀(guān)察到左旋多巴用量減少或病情穩定。然而,這些試驗大多樣本量有限,缺乏長(cháng)期隨訪(fǎng)和嚴格的對照組,因此目前證據主要確立了MSC療法的安全性,其確切的臨床療效仍需通過(guò)大規模、隨機雙盲的III期臨床試驗來(lái)最終驗證。

03、間充質(zhì)干細胞治療亨廷頓舞蹈癥(HD)

亨廷頓舞蹈癥的復雜病理機制與MSCs的間接治療策略

亨廷頓舞蹈癥是一種由亨廷頓基因CAG重復異常擴增導致的常染色體顯性遺傳病,致病根源是神經(jīng)毒性的突變型亨廷頓蛋白。該病主要引起紋狀體GABA能神經(jīng)元進(jìn)行性變性,病理生理涉及興奮性毒性、線(xiàn)粒體功能障礙、氧化應激、神經(jīng)營(yíng)養因子缺乏及慢性神經(jīng)炎癥等多重交織的通路。

當前MSCs治療策略并非直接糾正遺傳缺陷,而是旨在全面干預這些下游的共通致病通路,以對抗神經(jīng)退行性變。

臨床前研究的積極證據與明確的旁分泌作用機制

大量臨床前研究(超過(guò)15項嚙齒動(dòng)物模型實(shí)驗)一致表明,移植MSCs(如骨髓或牙髓來(lái)源)能帶來(lái)顯著(zhù)的功能和結構性改善。這些益處包括:增加紋狀體體積、減少腦室擴大、以及顯著(zhù)改善運動(dòng)協(xié)調性等行為學(xué)指標,但對認知功能的改善作用有限。

在機制上,MSCs主要通過(guò)旁分泌信號發(fā)揮作用,而非直接分化為神經(jīng)元。其分泌的神經(jīng)營(yíng)養因子(特別是腦源性神經(jīng)營(yíng)養因子BDNF)能上調內源性支持,同時(shí)有效抑制細胞凋亡、調節小膠質(zhì)細胞活性以減輕神經(jīng)炎癥。

為進(jìn)一步增強療效,基因工程改造的MSCs(如過(guò)表達BDNF的MSC/BDNF) 已顯示出更強大的效果,包括更顯著(zhù)的神經(jīng)保護作用和延長(cháng)模型動(dòng)物生存期。此外,鼻內給藥作為一種非侵入性方式,已被證實(shí)能將MSCs有效靶向遞送至紋狀體,具有重要的轉化應用前景。

臨床轉化處于早期階段,安全性與初步探索并行

目前,MSCs治療HD的臨床轉化仍處于初步探索階段,人體數據非常有限?,F有的早期研究主要聚焦于兩個(gè)方面:

  • 一是為后續細胞治療試驗奠定基礎,如PRE-CELL研究旨在確定合適的臨床和影像學(xué)終點(diǎn);
  • 二是評估初步的安全性與可行性,例如巴西正在進(jìn)行的試驗探索重復全身輸注MSCs的長(cháng)期安全性及潛在的神經(jīng)保護作用。

總體而言,現有證據表明該療法具有良好的前景和安全性,但在臨床上尚無(wú)確鑿的療效結論。未來(lái)方向,特別是利用工程化MSCs進(jìn)行神經(jīng)營(yíng)養因子靶向遞送的策略,正在成為頗具潛力的重點(diǎn)研究領(lǐng)域,但其最終治療價(jià)值有待嚴格設計的臨床試驗驗證。

04、間充質(zhì)干細胞治療肌萎縮側索硬化癥(ALS)

肌萎縮側索硬化癥(ALS)的核心特征與復雜的致病網(wǎng)絡(luò )

肌萎縮側索硬化癥是一種致命的進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病,核心病理是控制隨意肌的運動(dòng)神經(jīng)元選擇性喪失。約90%病例為散發(fā)性。其病因不明,涉及一個(gè)多因素交織的致病網(wǎng)絡(luò ),包括蛋白質(zhì)異常聚集、RNA代謝失調、興奮性毒性、氧化應激、線(xiàn)粒體功能障礙及慢性神經(jīng)炎癥等,共同導致運動(dòng)神經(jīng)元死亡,臨床表現為進(jìn)行性肌無(wú)力、萎縮、延髓麻痹及最終呼吸衰竭。

MSCs通過(guò)旁分泌機制在臨床前研究中展現多靶點(diǎn)神經(jīng)保護作用

臨床前研究(如SOD1突變小鼠模型)的系統評價(jià)表明,間充質(zhì)干細胞移植能顯著(zhù)延緩疾病發(fā)病、減緩進(jìn)展并延長(cháng)生存期。其治療益處主要源于旁分泌作用,而非細胞替代。

MSCs分泌的多種神經(jīng)營(yíng)養因子(如BDNF、GDNF、VEGF)和抗炎細胞因子,共同發(fā)揮多靶點(diǎn)保護效應

  • 1)直接營(yíng)養支持:增強運動(dòng)神經(jīng)元存活能力;
  • 2)免疫調節:抑制小膠質(zhì)細胞和T細胞的過(guò)度活化,減輕神經(jīng)炎癥;
  • 3)抵抗損傷:幫助神經(jīng)元對抗興奮性毒性和氧化應激,從而在動(dòng)物模型中有效維持運動(dòng)功能。

臨床試驗證實(shí)安全性,并顯示有限但具提示性的療效信號

早期I/II期臨床試驗(通過(guò)鞘內、靜脈或脊髓內途徑)一致證實(shí)了MSC移植在A(yíng)LS患者中良好安全性和耐受性,未報告嚴重毒性或腫瘤形成。一些研究觀(guān)察到治療后肌萎縮側索硬化癥功能評定量表(ALSFRS)下降速度暫時(shí)減緩、肺功能穩定等初步積極信號。

然而,一項針對基因工程改造的神經(jīng)營(yíng)養因子遞送MSCs(MSC-NTF)的III期隨機對照試驗未能達到主要療效終點(diǎn)。盡管次要終點(diǎn)(如腦脊液中炎癥和神經(jīng)營(yíng)養標志物的改善)和疾病較輕亞組的分析顯示了具有名義統計學(xué)意義的有限臨床改善,但這證實(shí)了其生物學(xué)活性,也表明目前的MSC療法在A(yíng)LS中雖能帶來(lái)可測量的病理改善,但轉化為顯著(zhù)臨床獲益的能力仍然有限,凸顯了進(jìn)一步優(yōu)化治療策略的必要性。

結論與未來(lái)方向

本綜述系統介紹了間充質(zhì)干細胞療法在阿爾茨海默病、帕金森病、亨廷頓病和肌萎縮側索硬化癥這四大神經(jīng)退行性疾病中的治療進(jìn)展。盡管在早期臨床試驗中取得了顯著(zhù)進(jìn)展,尤其是安全性得到初步驗證,但后期關(guān)鍵試驗的缺乏凸顯了進(jìn)一步深入研究的必要性。

新興策略正在積極應對現有挑戰:通過(guò)對MSCs進(jìn)行預處理、基因工程改造和生產(chǎn)工藝標準化,旨在提高其存活率、歸巢能力與分泌活性。同時(shí),對MSC來(lái)源的細胞外囊泡的興趣日益濃厚,它作為一種“無(wú)細胞”療法,保留了MSCs的旁分泌益處,并可能克服安全性、可擴展性和遞送方面的限制。此外,日益重視生物標志物指導的患者選擇和早期干預,有助于未來(lái)試驗更精準地識別潛在獲益人群。

未來(lái)的研究應致力于擴大臨床試驗的規模與病種范圍,并著(zhù)力解決EVs生產(chǎn)的規?;c標準化問(wèn)題。隨著(zhù)對EVs療法興趣的增長(cháng)、相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步以及對其治療機制的深入理解,神經(jīng)退行性疾病的治療格局有望迎來(lái)革命性發(fā)展。這些進(jìn)展或將推動(dòng)更精準、高效、微創(chuàng )的治療手段的誕生,最終改善神經(jīng)退行性疾病患者的臨床預后。

參考資料:

[1]:Trabulo,  A.; Sousa,  P.; Alvites,  R.; Maurício,  A. C. Mesenchymal Stem Cell-based Therapies Applied in Neurological Diseases. Preprints 2026, 2026010966. https://doi.org/10.20944/preprints202601.0966.v1

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