介紹：中風是與高殘疾和死亡率相關(guān)的主要中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病之一，大約80%的病例是缺血性中風。雖然目前臨床上針對缺血性腦卒中患者的治療方法有很多，包括抗血小板聚集、抗凝、改善微循環(huán)、改善腦代謝等，但這些方法對缺血區(qū)壞死的神經(jīng)細胞并沒有有效的再生修復(fù)作用。

標準治療方法是使用重組組織纖溶酶原激活劑 (rt-PA) 或進行機械血栓切除術(shù)以恢復(fù)血流。然而，這些治療有一定的局限性。rt-PA的有效治療時間窗為4.5h，大動脈閉塞患者可在癥狀出現(xiàn)6h甚至超過24h內(nèi)行取栓治療。然而，在最近的機械取栓試驗中，近60%的患者在治療后3個月沒有實現(xiàn)功能獨立。當發(fā)生缺血性中風時，在梗塞區(qū)域可見各種細胞的凋亡或壞死。因此，理想的治療方法是植入某種類型的細胞來替代受損細胞。

近年來，干細胞移植技術(shù)已成功應(yīng)用于心臟病建模、糖尿病、黃斑變性、脊髓損傷、軟骨再生和移植物抗宿主病。干細胞移植也逐漸被考慮用于治療一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病，例如阿爾茨海默病、帕金森病、肌萎縮側(cè)索硬化癥、亨廷頓病和缺血性中風。

2022年4月13日，北京大學鄧宏魁研究團隊在國際學術(shù)期刊Nature雜志在線發(fā)表了題為“Chemical reprogramming of human somatic cells to pluripotent stem cells”的研究論文，首次在國際上報道了使用化學小分子誘導(dǎo)人成體細胞轉(zhuǎn)變?yōu)槎酀撃芨杉毎@一突破性研究成果。

2021年鄭州大學第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科在《Frontiers》雜志子刊神經(jīng)科學前沿發(fā)表了一篇名為《誘導(dǎo)多能干細胞治療缺血性中風》的文章，在這篇綜述中，總結(jié)了在缺血性卒中細胞療法發(fā)展方面取得的進展。我們特別關(guān)注誘導(dǎo)多能干細胞（iPSCs）治療缺血性腦卒中的機制、現(xiàn)狀、臨床應(yīng)用、發(fā)展限制和未來前景。

四大類干細胞治療缺血性腦卒中的應(yīng)用

干細胞移植技術(shù)作為治療缺血性中風的新選擇具有吸引力，它利用不同的細胞來源，包括胚胎干細胞 (ESCs)、神經(jīng)干細胞 (NSCs)、間充質(zhì)干細胞 (MSCs)、臍帶血細胞、脂肪來源的MSCs、牙干細胞、iPSCs和一些永生化細胞系；該領(lǐng)域的最新研究主要集中在前三種干細胞類型上。在這里，我們討論了不同干細胞類型在缺血性中風中的當前應(yīng)用，尤其是iPSC治療。

胚胎干細胞治療缺血性中風中

胚胎干細胞是一種多能細胞，來源于植入前胚胎的內(nèi)部物質(zhì)，具有分化能力。它們能夠形成特定的神經(jīng)組織，例如神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞。

因此，胚胎干細胞被認為是用于神經(jīng)疾病治療的潛在和理想的移植細胞來源?；贓SC的細胞療法已被證明不僅可以促進結(jié)構(gòu)修復(fù)和功能恢復(fù)，還可以減少缺血性中風小鼠模型中的梗塞面積。

神經(jīng)干細胞治療缺血性中風中

在發(fā)現(xiàn)NSC之前，神經(jīng)發(fā)生是不可能的，神經(jīng)干細胞具有自我更新和起源神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞的能力。許多研究已經(jīng)確定大腦不同區(qū)域存在多能和自我更新的NSCs，包括海馬齒狀回的顆粒下區(qū)和側(cè)腦室的腦室下區(qū)，以及成人大腦中內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生的發(fā)生。研究人員發(fā)現(xiàn)，局灶性腦缺血1周后移植胎兒新皮質(zhì)組織可改善行為結(jié)果并減少繼發(fā)性丘腦萎縮。

間充質(zhì)干細胞治療缺血性中風中

間充質(zhì)干細胞是非造血干細胞，廣泛存在于各種器官和組織中，具有高度增殖、自我更新和多向分化的特性。MSCs可以從多種組織中獲得，包括骨髓、胎盤、羊水、脂肪組織、臍帶和牙髓。

在臨床前水平上，MSCs，尤其是BMSCs的移植改善了MCAO模型大鼠的功能恢復(fù)。間充質(zhì)干細胞移植顯示可減少病變體積，增強感覺運動和認知功能，促進血管生成和神經(jīng)發(fā)生，調(diào)節(jié)炎癥和免疫反應(yīng)，并改善突觸恢復(fù)。盡管一些研究表明缺血性病變體積沒有顯著減少，但在運用MSCs后功能結(jié)果仍然有所改善；這些差異被認為是由于大腦中動脈沒有再通。幾項臨床試驗似乎已經(jīng)證實MSCs是治療缺血性卒中的潛在選擇。

誘導(dǎo)多能干細胞治療缺血性中風中

誘導(dǎo)多能干細胞是一類特征與ESCs相似的克隆細胞，由Takahashi和Yamanaka首次發(fā)現(xiàn)，他們利用逆轉(zhuǎn)錄病毒通過相應(yīng)的逆轉(zhuǎn)錄病毒將四種因子（Sox2、Oct3/4、Klf4和cMyc）整合到小鼠和成人成纖維細胞中。迄今為止，iPSCs主要應(yīng)用于三個方面，即疾病建模、藥物發(fā)現(xiàn)和再生治療。

近年來，基于iPSC的細胞療法發(fā)展迅速，其潛力已被研究用于治療多種疾病。從iPSC分化的視網(wǎng)膜色素上皮細胞已被證明在黃斑變性的臨床前模型和臨床研究中是安全有效的。作為一種新的替代方法，iPSC技術(shù)在各種其他疾病中引起了越來越多的關(guān)注，包括缺血性中風、心力衰竭、造血障礙、脊髓損傷和肝病。由于對所有這些應(yīng)用的詳細描述超出了本次審查的范圍，我們特別關(guān)注與缺血性卒中相關(guān)的關(guān)鍵問題。

多種動物實驗表明，iPSCs的應(yīng)用在缺血性卒中治療中發(fā)揮著重要作用，包括改善感覺運動功能，減少病灶體積，促進神經(jīng)發(fā)生和血管生成，并在受缺血性中風影響的嚙齒動物的大腦中發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)和抗炎作用。然而，一些動物實驗并沒有達到預(yù)期的結(jié)果，例如梗死體積顯著減少和行為改善。在此，iPSC移植在缺血性腦卒中模型中的實驗總結(jié)如表1所示，并總結(jié)了缺血性腦卒中的動物模型、隨訪期和實驗結(jié)果。

表1.缺血性中風模型中iPSC移植實驗的總結(jié)

誘導(dǎo)多能干細胞治療缺血性卒中的作用機制

缺血性中風引起的神經(jīng)功能缺損主要是由于各種神經(jīng)細胞的丟失，包括神經(jīng)元和不同類型的神經(jīng)膠質(zhì)細胞。在缺血性腦卒中動物模型中植入iPSCs可有效促進神經(jīng)功能的恢復(fù)。已經(jīng)提出了多種機制來解釋iPSC在治療缺血性中風中的這些有益作用，包括細胞替代、神經(jīng)保護、調(diào)節(jié)炎癥和免疫反應(yīng)，以及刺激血管生成、突觸發(fā)生和內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生（圖1）。

細胞替代和神經(jīng)保護：iPSC衍生的NSC (iNSC)，包括通過基于游離質(zhì)粒的重編程技術(shù)產(chǎn)生的iPSC，可以分化為三種主要的神經(jīng)譜系，即神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞。

臨床表明數(shù)據(jù)表明，iNSC治療可能具有神經(jīng)保護作用，導(dǎo)致大腦皮層神經(jīng)元細胞死亡減少和小膠質(zhì)細胞活化受到抑制，從而導(dǎo)致基因表達發(fā)生變化，從而減少炎癥并改善組織恢復(fù)。

炎癥和免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)：研究人員表明在中風后24小時將iPSC衍生的NSC移植到海馬中可以減輕血腦屏障損傷，同時降低促炎標志物的表達水平，小膠質(zhì)細胞活化和粘附分子，導(dǎo)致移植后第一周運動和感覺運動功能顯著改善。

刺激血管生成：在星形膠質(zhì)細胞和受損大腦的血管壁中檢測到血管內(nèi)皮生長因子 (VEGF) 的表達。VEGF的免疫反應(yīng)性早在移植后1周就上調(diào)。雖然在老年大鼠移植后8周反應(yīng)性相對較弱，但結(jié)果表明VEGF分泌對早期恢復(fù)的可塑性和炎癥有一定的影響。

刺激突觸發(fā)生和內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生：此外，研究了缺血性腦中神經(jīng)回路重建的可能性。結(jié)果表明，iPSCs在胚狀體樣聚集體的無血清培養(yǎng)下可以分化為人端腦祖細胞，這些細胞不僅在體內(nèi)存活，而且還生長出軸突并延伸到小鼠的腦缺血區(qū)。

結(jié)論與未來展望

干細胞治療及其特點研究的爆炸式發(fā)展，開創(chuàng)了缺血性腦卒中治療的新紀元。同時，iPSC技術(shù)在治療缺血性腦卒中方面也日趨成熟，在臨床前模型中取得了可觀的成果，從而繞過了與使用ESC相關(guān)的倫理和免疫排斥問題。目前，iPSCs被認為是一種很有前途的臨床治療工具，有望在不久的將來實際應(yīng)用。要實現(xiàn)這一療法，我們應(yīng)該努力克服剩余的障礙，進行更廣泛、更深入的臨床試驗。重要的是，優(yōu)化iPSC的培養(yǎng)和分化方法需要達成共識。

綜上所述，隨著iPSCs技術(shù)的快速進步和改進，以及對重編程和治療機制的深入了解，為缺血性卒中患者提供安全、相對高效的iPSCs的最終目標可能在不久的將來成為現(xiàn)實。

參考資料：Duan R, Gao Y, He R, Jing L, Li Y, Gong Z, Yao Y, Luan T, Zhang C, Li L and Jia Y (2021) Induced Plurpotent Stem Cells for Ichemic Stroke Treatment. 正面。神經(jīng)科學。15:628663。doi: 10.3389/fnins.2021.628663.

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