創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）是一種破壞性疾病，可導(dǎo)致長期的神經(jīng)功能缺損和認(rèn)知障礙。

盡管醫(yī)療水平不斷進(jìn)步，但治療創(chuàng)傷性腦損傷的有效方法仍然有限。

研究表明，干細(xì)胞療法，特別是使用間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs），有望成為治療創(chuàng)傷性腦損傷的潛在療法。

干細(xì)胞是再生醫(yī)學(xué)治療創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）的突破性方法。干細(xì)胞能夠蛻變?yōu)橹匾哪X細(xì)胞，釋放神經(jīng)元培育因子，調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，提供了一種多方面的治療策略，以替代丟失的細(xì)胞，保護(hù)健康組織，促進(jìn)大腦修復(fù)和恢復(fù)。雖然這種創(chuàng)新療法前景廣闊，但持續(xù)的研究對(duì)優(yōu)化其療效至關(guān)重要，包括干細(xì)胞類型的選擇、移植時(shí)機(jī)和輸送方法，以最大限度地提高患者的治療效果。

干細(xì)胞療法治療創(chuàng)傷性腦損傷：機(jī)制與有效性 (2024)

創(chuàng)傷性腦損傷和干細(xì)胞治療

干細(xì)胞因其在體內(nèi)發(fā)育成各種類型細(xì)胞的能力而引人注目，為再生醫(yī)學(xué)提供了巨大的潛力。

它們的自我更新和分化能力使其成為解決創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 的重要工具，這種情況通常會(huì)導(dǎo)致重要腦細(xì)胞的喪失，從而導(dǎo)致認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)缺陷。

干細(xì)胞在神經(jīng)發(fā)生和細(xì)胞替代中的潛力

• 分化為關(guān)鍵腦細(xì)胞：干細(xì)胞可以成為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞，對(duì)大腦功能至關(guān)重要。
• 解決TBI中的細(xì)胞丟失問題：它們可以被移植來替換丟失的細(xì)胞并促進(jìn)新的神經(jīng)連接，從而有可能扭轉(zhuǎn)認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)缺陷。

干細(xì)胞作為神經(jīng)保護(hù)劑

• 釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子：它們釋放諸如腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（GDNF）等物質(zhì)來滋養(yǎng)神經(jīng)元。
• 促進(jìn)神經(jīng)元存活和修復(fù)：這些因素可以保護(hù)健康的腦組織并幫助受損神經(jīng)元的恢復(fù)。

通過干細(xì)胞進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)

• 免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)： TBI后，干細(xì)胞可以通過產(chǎn)生抗炎劑來減輕炎癥，防止進(jìn)一步的腦損傷。

刺激血管生成促進(jìn)大腦修復(fù)

• 增強(qiáng)血液供應(yīng)：干細(xì)胞支持新血管的形成，這對(duì)于向腦細(xì)胞輸送氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)、幫助其生存和恢復(fù)至關(guān)重要。

激活內(nèi)源性修復(fù)機(jī)制

• 鼓勵(lì)大腦的自我修復(fù)：除了替換丟失的細(xì)胞外，干細(xì)胞還可以刺激大腦的先天修復(fù)系統(tǒng)，增強(qiáng)內(nèi)源性干細(xì)胞向神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的分化。

怎么運(yùn)行的

干細(xì)胞是非特化細(xì)胞，可以分化成各種細(xì)胞類型，包括神經(jīng)細(xì)胞。

當(dāng)被引入受傷的大腦時(shí)，干細(xì)胞可以遷移到受損區(qū)域，分化為神經(jīng)祖細(xì)胞，并促進(jìn)組織修復(fù)。

此外，干細(xì)胞分泌生長因子和抗炎分子，可以減少炎癥并促進(jìn)愈合。

使用的干細(xì)胞類型

幾種類型的干細(xì)胞已被研究用于TBI治療，包括：

• 間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSC)：這些多能細(xì)胞可以來源于多種來源，例如骨髓、脂肪組織和臍帶血。 MSC 在 TBI 動(dòng)物模型中顯示出有希望的結(jié)果，并且是該應(yīng)用中研究最廣泛的干細(xì)胞類型。
• 神經(jīng)干細(xì)胞 (NSC)：這些細(xì)胞存在于大腦中，可以分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。 NSC 已被證明可以促進(jìn) TBI 動(dòng)物模型的功能恢復(fù)。
• 誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSC)：這些細(xì)胞源自已被重新編程為多能狀態(tài)的成體細(xì)胞，使它們能夠分化成任何細(xì)胞類型。 iPSC在臨床前研究中顯示出治療TBI的潛力。

神經(jīng)干細(xì)胞治療腦損傷的好處

神經(jīng)干細(xì)胞療法為TBI治療提供了幾個(gè)潛在的好處：

1. 替代丟失或受損的細(xì)胞：干細(xì)胞可以分化為神經(jīng)細(xì)胞，以替代因損傷而丟失的細(xì)胞。
2. 促進(jìn)內(nèi)源性修復(fù)機(jī)制：干細(xì)胞分泌刺激大腦自然修復(fù)過程的因子，例如神經(jīng)發(fā)生和血管生成。
3. 調(diào)節(jié)炎癥：干細(xì)胞具有抗炎特性，可以減少炎癥對(duì)受損大腦的破壞性影響。

功效與優(yōu)勢

臨床前研究表明，干細(xì)胞療法可以改善TBI動(dòng)物模型的功能結(jié)果。例如，將人類神經(jīng)干細(xì)胞移植到TBI大鼠的大腦中可以改善認(rèn)知功能并減少組織損傷[1]。

同樣，間充質(zhì)干細(xì)胞移植已被證明可以促進(jìn)TBI動(dòng)物模型的功能恢復(fù)并減少炎癥[2][3]。

干細(xì)胞療法治療TBI的優(yōu)點(diǎn)包括：

• 長期效益的潛力：干細(xì)胞可以整合到大腦中并提供持續(xù)的治療效果。
• 微創(chuàng)輸送：干細(xì)胞可以靜脈內(nèi)或通過其他微創(chuàng)途徑施用。
• 靶向多種途徑的能力：干細(xì)胞可以解決TBI病理學(xué)的多個(gè)方面，包括細(xì)胞損失、炎癥和組織損傷。

間充質(zhì)干細(xì)胞促進(jìn)創(chuàng)傷性腦損傷恢復(fù)的作用機(jī)制

間充質(zhì)干細(xì)胞因其易于分離、擴(kuò)增和安全性而成為TBI治療的有希望的候選者。間充質(zhì)干細(xì)胞可以從多種來源獲得，包括骨髓、脂肪組織和臍帶血。

當(dāng)靜脈注射時(shí)，間充質(zhì)干細(xì)胞可以遷移到受傷的大腦并通過多種機(jī)制促進(jìn)康復(fù)：

1. 分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子：MSCs分泌腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）、神經(jīng)生長因子（NGF）等促進(jìn)神經(jīng)元存活和再生的因子[1]。
2. 炎癥調(diào)節(jié)：間充質(zhì)干細(xì)胞具有免疫調(diào)節(jié)特性，可以通過分泌抗炎細(xì)胞因子和抑制小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化來減輕受損大腦的炎癥[2][4]。
3. 促進(jìn)血管生成：間充質(zhì)干細(xì)胞可以刺激受傷大腦中新血管的形成，改善受損組織的血流和氧合[5]。

對(duì)大腦功能的影響

臨床前研究表明，干細(xì)胞療法有望改善TBI后的大腦功能。例如，通過Morris水迷宮測試評(píng)估，將人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植到TBI大鼠的大腦中可以改善認(rèn)知功能[1]。

同樣，臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞治療可改善TBI大鼠模型的神經(jīng)功能并減少腦水腫[3]。

促進(jìn)康復(fù)

干細(xì)胞療法可以與其他治療方法相結(jié)合，以促進(jìn)TBI的恢復(fù)。例如，與單獨(dú)治療相比，間充質(zhì)干細(xì)胞和姜黃素（一種天然抗炎化合物）的聯(lián)合治療已被證明可以改善TBI大鼠模型的功能結(jié)果[5]。

此外，使用納米粒子將干細(xì)胞或其分泌因子遞送至受傷的大腦已顯示出增強(qiáng)干細(xì)胞療法的治療效果的希望。

研究與試驗(yàn)

目前正在進(jìn)行多項(xiàng)臨床試驗(yàn)，以評(píng)估干細(xì)胞療法治療人類TBI的安全性和有效性。這些試驗(yàn)使用各種類型的干細(xì)胞，包括骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、臍帶血干細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞。

雖然這些試驗(yàn)的結(jié)果尚未公布，但它們將為干細(xì)胞療法治療TBI的潛力提供有價(jià)值的信息。

多能細(xì)胞的潛力

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSC)是用于TBI治療的有前途的干細(xì)胞來源，因?yàn)樗鼈兡軌蚍只扇魏渭?xì)胞類型，包括神經(jīng)細(xì)胞。 iPSC可以源自患者自身的細(xì)胞，從而降低免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn)。

臨床前研究表明，移植iPSC來源的神經(jīng)干細(xì)胞可以改善TBI動(dòng)物模型的功能結(jié)果[1]。然而，還需要進(jìn)一步研究來優(yōu)化iPSC的分化和純化以供臨床使用。

最新研究

最近的研究為干細(xì)胞治療創(chuàng)傷性腦損傷的潛力提供了進(jìn)一步的證據(jù)。例如，《干細(xì)胞轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)2023年研究表明，靜脈注射人絨毛膜間充質(zhì)干細(xì)胞可改善TBI大鼠模型的功能恢復(fù)[4]。

2022年《干細(xì)胞研究與治療》雜志上發(fā)表的另一項(xiàng)研究表明，源自骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的外泌體可以在 TBI 小鼠模型中抑制神經(jīng)炎癥并促進(jìn)神經(jīng)損傷修復(fù)[2]。

• 《國際分子科學(xué)雜志》綜述：干細(xì)胞治療腦損傷的臨床研究進(jìn)展
• 神經(jīng)干細(xì)胞外泌體成為治療創(chuàng)傷性腦損傷的新策略

神經(jīng)干細(xì)胞治療腦損傷

神經(jīng)干細(xì)胞療法有望成為TBI的潛在治療方法，因?yàn)檫@些細(xì)胞可以分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，以替代因損傷而丟失的細(xì)胞。

臨床前研究表明，移植人類神經(jīng)干細(xì)胞可以改善TBI動(dòng)物模型的認(rèn)知功能并減少組織損傷[1]。

未來的挑戰(zhàn)

盡管臨床前研究取得了令人鼓舞的結(jié)果，但將干細(xì)胞療法用于TBI治療轉(zhuǎn)化為臨床仍面臨一些挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括：

1. 優(yōu)化干細(xì)胞輸送的來源、劑量和時(shí)間
2. 確保人類干細(xì)胞療法的安全性和有效性
3. 開發(fā)干細(xì)胞分離、擴(kuò)增和質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)化方案
4. 解決潛在的致瘤性和其他長期副作用

克服障礙

為了克服這些挑戰(zhàn)，研究人員正在努力開發(fā)干細(xì)胞分離、擴(kuò)增和遞送的先進(jìn)技術(shù)。例如，使用3D支架和生物材料可以提高受損大腦中移植干細(xì)胞的存活和整合。

此外，使用基因編輯技術(shù)（例如 CRISPR-Cas9）可以對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行精確修飾，以增強(qiáng)其治療特性。

結(jié)論

總之，干細(xì)胞療法，特別是使用間充質(zhì)干細(xì)胞，有望成為TBI的潛在治療方法。臨床前研究表明，干細(xì)胞治療可以促進(jìn) TBI 動(dòng)物模型的功能恢復(fù)、減少炎癥并刺激組織修復(fù)。

雖然將這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為臨床仍然存在挑戰(zhàn)，但正在進(jìn)行的研究和臨床試驗(yàn)正在為干細(xì)胞療法治療TBI的潛力提供有價(jià)值的見解。

隨著干細(xì)胞生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)的不斷進(jìn)步，干細(xì)胞療法有一天可能成為TBI患者的一種可行的治療選擇。

參考資料引用：

[1] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10054459/

[2] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9165364/

[3] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36694046/

[4] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38109419/

[5] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6354067/

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