,Department of Rehabilitation,干细胞移植在神经康复中的应用,胡昔权 教授 / 博士生导师 中山大学附属第三医院 / 岭南医院,内 容,干细胞的概念、特征及分类 神经康复治疗新技术-干细胞移植 干细胞移植在神经康复中的应用 我们自己的实践与体会,干细胞的概念及特征,干细胞 (stem cells, SC) 概念 是指具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体，即这些细胞可通过分裂维持自身细胞的特性和大小，又可进一步分化为各种组织细胞，从而在组织修复等方面发挥积极作用 干细胞的特征 自我更新能力 分化潜能 保持未分化状态,按分化潜能 全能干细胞(multipotent sc) 具有形成完整个体的分化潜能 胚胎干细胞(ESC) 多能干细胞(pluripotent sc) 具有分化出多种细胞组织的潜能 造血干细胞 单能干细胞(unipotent sc) 只能向一种或两种密切相关的细胞类型分化 上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞,干细胞的分类,按发育状态 胚胎干细胞 成体干细胞 造血干细胞（HSC） 脐带造血干细胞 骨髓间充质干细胞(MSC) 神经干细胞（NSC） 诱导多能干细胞（iPS）,MSC,NSC,iPS,二十一世纪是生命科学的世纪 干细胞代表了生命科学研究最前沿的研究方向 干细胞研究聚集了国际国内最顶尖的生命科学家 国际自然科学顶级刊物科学杂志及美国时代杂志连续多年将干细胞的研究进展评为“十大科学进展”之一 干细胞研究在学术界及社会中的影响力巨大,神经康复治疗的新技术-干细胞移植,干细胞移植治疗的机制 干细胞移植治疗的优势 移植干细胞的类型 干细胞移植的途径,干细胞移植治疗神经疾病的机制,1. KARINA T, et al. Concise Review: Bone Marrow for the Treatment of Spinal Cord Injury: Mechanisms and Clinical Applications. Stem Cells 2011;29:169178 2. Scott D. et al. Genetically Engineered Mesenchymal Stem Cells as a Proposed Therapeutic for Huntingtons Disease . Mol Neurobiol.2012 45:8798 3. Anna , et al. Clinical translation of stem cell therapy in traumatic brain injury: the potential of encapsulated mesenchymal cell biodelivery of glucagon-like peptide-1. Dialogues in Clinical Neuroscience. 2011;13:3.,分化并取代缺失的胶质细胞及神经元 促进内源性神经元生长 通过分泌生长因子(BDNF/GDNF)改善局部环境，促进神经、血管及突触再生 增加损伤神经元间的突触连接 减少损伤组织的细胞凋亡、自由基释放 调节炎症及免疫反应,干细胞移植治疗的优势 低免疫源性 来源获取方便 BMSCs、UCMSCs 疾病模型的构建及临床药物的筛查 iPS,移植干细胞的类型,胚胎干细胞 成体干细胞 造血干细胞、脐血干细胞 骨髓间充质干细胞 神经干细胞 脂肪干细胞,1. Yuji Kaneko, et al. Cell Therapy for Stroke: Emphasis on Optimizing Safety and Efficacy Profile of Endothelial Progenitor Cells。Curr Pharm Des. 2012; 18: 37313734 2. R.A. Tuty Kuswardhani, et al. Bone Marrow-derived Stem Cells as an Adjunctive Treatment for Acute Myocardial Infarction: a Systematic Review and Meta-analysis. 2011, 43:3.,HSC,干细胞移植的途径,经静脉注射 腰穿鞘内注射 病灶直接注射 经动脉介入,经静脉注射,优点：1.应用最早2.应用疾病最广泛3.治疗全身性疾病 缺点：1.细胞应用量大2.靶向治疗效果较差,腰穿鞘内注射,优点：1.神经系统疾病2.定向移植 缺点：1.有创2.并发症如颅内感染理论基础：1. 干细胞归巢性2. 脑脊液循环,病灶直接注射,优点：直接移植到病变部位 缺点：1.创伤较大2.安全系数低3.术后并发症较多目前临床应用少，主要用于动物实验研究,经动脉介入,优点：1. 动物实验研究证实移植细胞可 分布于缺血中心及缺血半暗带2. 与侧脑室注射相比, 侵袭性较小, 患者发生治疗并发症的风险更低3. 动物实验表明，与静脉移植及腰穿椎管内植入比较, 经颈动脉注射到达病损部位的干细胞数更多 缺点：有创，移植效果尚待临床验证,干细胞移植在神经康复中的应用,脑卒中 脊髓损伤 脑外伤,1. Yuji Kaneko, et al. Cell Therapy for Stroke: Emphasis on Optimizing Safety and Efficacy Profile of Endothelial Progenitor Cells。Curr Pharm Des.2012; 18: 37313734 2. Anna Heile, et al. Clinical translation of stem cell therapy in traumatic brain injury: the potential of encapsulated mesenchymal cell biodelivery of glucagon-like peptide-1. Dialogues in Clinical Neuroscience. 2011;13:3. 3. Osahiko Tsuji, et al. Cell Therapy for Spinal Cord Injury by Neural Stem/Progenitor Cells Derived from iPS/ES Cells. Neurotherapeutics, 2011;8:668676 4. Scott D. Olson, et al. Genetically Engineered Mesenchymal Stem Cells as a Proposed Therapeutic for Huntingtons Disease . Mol Neurobiol (2012) 45:8798,神经变性疾病 小儿脑瘫,干细胞移植治疗脑卒中,Trends Mol MED. 2012; 18:292-297.,图1 骨髓间充质干细胞移植可以减小脑梗死鼠的梗死体积，促进鼠的功能恢复,Stem cells. 2010; 28:1099-1106.,图2 移植自体MSCs步骤,图3 MSC组死亡率较对照组明显减少,图4 MSC与对照组改良的Rankin量表(MRS),图5 患者的神经功能缺损评分(NIHSS) 及脑梗死体积明显减小,干细胞移植治疗脊髓损伤,Stem Cells. 2011; 29:169-178.,图6 干细胞移植治疗脊髓损伤的临床研究,Stem Cells. 2007; 25:2066-2073.,图7 干细胞移植治疗脊髓损伤的步骤,图8 干细胞移植治疗后神经功能明显改善，损伤病灶连续性增加,图6 干细胞移植治疗脊髓损伤的临床研究,干细胞移植治疗脑外伤,Dialogues Clin Neurosci. 2011;13(3):279-86.,干细胞移植治疗神经变性疾病,图9 干细胞移植治疗神经变性疾病,实验研究 干细胞移植对神经系统疾病的影响机制尚未明确 临床研究 缺乏对疾病严格分期 样本量偏小 缺乏多中心、随机对照研究,以往研究存在的问题,2011年始，我们进行了骨髓间充质干细胞移植治疗的临床初步研究 脊髓损伤 脑损伤后植物状态 基金支持 “干细胞移植治疗脑、脊髓损伤”获得广东省卫生厅卫生专项（粤卫办函2012，8万元）,我们的初步实践,病例收集,功能评估,脊髓损伤、脑损伤,脊髓损伤神经学分类国际标准、改良Bathel指数、中国持续性植物状态量表（1996）,随机分组,功能评估,干细胞移植组,对照组,技术路线,2.5107个 MSCs/次，每月1次，移植前后康复训练不变,只进行康复训练,干细胞类型 - MSCs,强大的增殖能力和多向分化潜能 在适宜的体内或体外环境下，可以分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等多种细胞的能力 免疫调节功能 通过细胞间的相互作用及产生细胞因子抑制T细胞的增殖及其免疫反应 ，从而发挥免疫重建的功能 来源方便，易于分离、培养、扩增和纯化 多次传代扩增后仍具有干细胞特性 具有低免疫源性,干细胞来源干细胞剂量 每次注射2.5107个MSCs，每月（最初为每周，目前改为每月）注射1次，连续4次为一个疗程 输注途径 静脉滴注,干细胞来源及输注途径,1、静脉移植MSCs前评估 评估者对患者分组（对照组、MSCs组）未知 脊髓损伤 脊髓损伤神经学分类国际标准 改良Bathel指数 脑卒中、脑外伤 中国持续性植物状态量表（1996）,干细胞移植步骤,2、干细胞准备 注射当日于实验室（中山大学干细胞中心）取40ml干细胞1袋 含2.5107个MSCs 装于无菌离心管中，密封 常温下快速运输至病房（1小时内） 3、注射用品准备 准备带过滤膜的输液器1个 其它按静脉注射常规准备,图10 临床进行静脉移植骨髓间充质（MSC）的步骤,4、静脉注射 取外周静脉 40ml干细胞加入生理盐水100ml静脉滴注, 30分钟内滴完 干细胞输注前、后均以生理盐水冲管 5、注射后评估 评估时间：第1次骨髓间充质干细胞注射后2月、4月、6月（评估近期、远期效果） 评估量表前后一致,应用体会,起始时间 2011年10月 病例收集 16例（包括脊髓损伤13例、脑损伤3例） 安全性 未发现不良反应（感染、成瘤、继发癫痫等） 疗效 运动功能和生活自理能力好转 1例植物状态患者恢复清醒,图11 脊髓损伤患者移植MSC前后比较,典型病例报道,患者程XX，男，73岁 主诉：意识不清伴四肢活动不灵、言语不能2年余 现病史：患者于2010年1月24日晨起锻炼时突然摔倒在地，伴恶心呕吐，继而昏迷，急送当地医院，行CT示：蛛网膜下腔出血，右脑大面积梗塞。行去骨瓣减压术，术后给予降颅压、改善循环、营养神经、改善认知等药物治疗后患者无明显变化，病情稳定后转诊多家医院行康复治疗未见明显好转，为求进一步治疗来我院 既往史：高血压病10余年，2型糖尿病5年余 个人史、婚育史、家族史无特殊 专科查体：BP：150/88mmHg，呈植物状态，PVS评分5分，咽反射减弱，左侧肢体肌张力Ashworth1级，右上肢肌张力Ashworth1+级，右下肢肌张力Ashworth3级，左侧肢体肌力1级，右上肢肌力4级，右下肢肌力2级，左侧肢体反射亢进，病理征阳性功能状态：各项转移均不能独立完成，ADL完全依赖,诊断：脑卒中术后（后遗症期） 植物状态 ADL完全依赖 高血压病（1级，极高危组） 2型糖尿病 处理：2012年8月10日，每周1次，4次一疗程，共输注两个疗程，每次剂量2.5107 目前状态：意识由植物状态恢复至清醒状态，ADL小部分自理。,