MSC治療8種常見神經系統疾病的應用

MSC治療8種常見神經系統疾病的應用

MSC治療8種常見神經系統疾病的應用

由於中樞神經系統(CNS)的再生能力有限,神經功能缺陷通常是不可逆的。此外,神經系統疾病的治療選擇範圍有限。

最近,間質幹細胞(MSC)療法為許多患者帶來了希望。間質幹細胞表現出三個顯著特徵 作用機制 治療神經退化性疾病:歸巢受損的腦部區域,分泌旁分泌神經保護物質,並控制免疫細胞活動。間質幹細胞的這些能力可以使受損的神經組織再生。因此,根據不同的臨床試驗進行了研究 MSCs的再生能力,其中一些已顯示出巨大的前景。這些包括最常見的疾病,如中風、創傷性腦損傷、阿茲海默症、肌萎縮側索硬化症、亨廷頓舞蹈症、帕金森氏症、多發性硬化症和脊髓損傷。

說明間質幹細胞(MSC) 的來源及其作為受損腦區域的歸巢劑、作為NK 細胞、T 細胞和B 細胞的生長因子、細胞因子、趨化因子和免疫調節劑的旁分泌劑的應用。
Fig.1 MSC特性
圖片來源:Yao P、Zhou L、Zhu L 等。 doi: 10.1159/000509268 轉載於 知識共享許可

間質幹細胞在中風治療的潛力

間質幹細胞在中風治療的潛力

中風會因皮質循環系統紊亂而導致突然的神經損傷。由於其在神經保護、神經發生和免疫調節方面的潛力,間質幹細胞作為一種潛在的治療方法在急性或慢性階段的眾多試驗中進行了大量研究。除了神經元損失之外,急性中風時發炎反應也會增強,導致損傷區域缺氧組織的破壞以及細胞激素級聯反應的開始,從而擴大受損區域。然而,間質幹細胞運輸免疫調節和神經保護因子的能力可以減少發炎。此外,在中風慢性階段施用間質幹細胞已被證明可以激活再生機制,可能有助於恢復大腦功能。

間質幹細胞在創傷性腦損傷治療的潛力

最嚴重的疾病是創傷性腦損傷 (TBI),可導致死亡或神經系統嚴重損傷。 TBI 的危害可分為兩個階段。早期階段是最初損傷的直接結果,導致血腦屏障(BBB)破裂、腦水腫和顱出血,從而導致受影響腦區的細胞快速死亡。接下來的階段與興奮性胺基酸的釋放、離子失衡、鈣超載、粒線體功能障礙和持續的神經退化有關。此外,腦損傷後的免疫和發炎反應會增加神經元死亡。

隨著促發炎細胞因子的釋放、免疫細胞的遷移和小膠質細胞的激活,創傷後神經發炎發生。先前的研究表明,透過將間質幹細胞直接注射到受傷的大腦中,可以減輕創傷性腦損傷引起的小鼠運動和認知缺陷。此外,對 TBI 動物進行 MSC 治療可以刺激受損的大腦產生營養因子,從而減少發炎、支持神經發生、神經保護和神經再生。 

間質幹細胞在阿茲海默症治療的潛力

間質幹細胞在阿茲海默症治療的潛力

阿茲海默症 (AD) 是一種常見的神經退化性疾病,可透過認知能力下降、記憶喪失、破壞性行為和失語症來識別。 AD的致病改變包括異常的β澱粉樣蛋白(Aβ)累積和異常的tau蛋白磷酸化,從而導致損害中樞神經系統的神經發炎。有趣的是,MSC 輸注可透過降低 A 沉積和挽救記憶問題來幫助 AD 患者改善認知缺陷。在 AD 小鼠模型中,人類 MSC 被發現可以透過促進受損神經元的自噬作用來降低 A 水平。這些結果可能伴隨著神經營養因子水平的上調,例如腦源性神經營養因子(BDNF)、神經生長因子(NGF)和血管內皮生長因子(VEGF),這些因子可以保護患者的神經元和神經元完整性接受 MSC 移植的人。

間質幹細胞在亨丁頓舞蹈症治療的潛力

亨廷頓氏舞蹈症 (HD) 是由編碼亨廷頓蛋白的基因突變引起的,該蛋白過度堆積,對層結構中的神經組織有害。有趣的是,經 MSC 治療的 HD 小鼠的運動障礙減少,空間記憶增強。這種效應是由於間質幹細胞透過提高大腦紋狀體區域的 BDNF 水平提供營養支持,從而刺激內源性神經幹細胞生長。此外,過度表達 BDNF 或 NGF 因子的轉基因 MSC 表現出紋狀體區域細胞凋亡減少和腦萎縮減少。此外,由於間質幹細胞移植後錯誤折疊的亨廷頓蛋白聚集體減少,接受間質幹細胞治療的HD動物的壽命比HD小鼠更長。由於HD的表現複雜,臨床治療難度極高。因此,過度表現 BDNF 的基因工程 MSC 移植被推薦為 HD 患者的臨床研究。

間質幹細胞在帕金森氏症治療的潛力

間質幹細胞在帕金森氏症治療的潛力

帕金森氏症 (PD) 是一種影響老年人的常見神經系統疾病,其特徵是震顫、肌強直和活動受限。黑質和紋狀體包含 PD 的大部分病變。 PD 會導致多巴胺 (DA) 水平降低,從而導致多巴胺能神經元變性。有趣的是,MSC 移植已被證明可以改善 PD 相關的運動功能不良、減少不協調的肢體運動、增強神經生成、刺激神經母細胞遷移並增強運動活動。此外,間質幹細胞有助於細胞替代、抗發炎治療和免疫系統調節。因此,使用高度分化為 DA 細胞的 MSC 似乎是 PD 細胞治療的有效技術。

間質幹細胞在肌萎縮側索硬化症治療的潛力

肌萎縮側索硬化症 (ALS) 是一種影響運動神經元的複雜、進行性神經退化性疾病。其進展與多種致病機制有關,包括粒線體衰竭、氧化壓力和軸突破壞。在間質幹細胞移植中,細胞可以遷移到脊髓並減少組織膠質細胞增殖和活化,從而增加運動神經元的數量,這表明間質幹細胞可能具有神經營養因子(NTF)的神經保護特性。先前的研究結果表明,NTF對於神經元的生存至關重要,基於MSC分泌的NTF的幹細胞治療在ALS患者的臨床研究中顯示出了可喜的結果。根據這項研究,MSC-NTF 可能會延長 ALS 患者運動神經元的存活時間。

NTF 可以被注射到患病的神經元中,以阻止疾病的進展並增加 ALS 患者的生存機會。儘管有證據表明這種療法具有良好的安全性和耐受性,但仍需要更多的臨床試驗和學術研究來完善治療方案並產生最佳效果。

間質幹細胞在多發性硬化症治療的潛力

多發性硬化症(MS) 是一種自體免疫發炎性疾病,當免疫系統攻擊中樞神經系統(CNS) 組織時,會影響中樞神經系統,引起多灶性退化變化,表現為MS 區域脫髓鞘和顯著神經元損失。已有許多採用間質幹細胞移植治療多發性硬化症的臨床試驗。間質幹細胞的抗發炎特性有助於保護神經元,減少軸突損失,並減少大腦和脊髓中的神經元壞死和凋亡。此外,多發性硬化症患者周邊血液中乾擾素γ(IFN-γ)和HGF等營養因子以及IL-4和IL-10等抗發炎細胞因子的水平升高,證實了MSC的免疫調節作用,這顯示良好的臨床結果。 

間質幹細胞在脊髓損傷治療的潛力

間質幹細胞在脊髓損傷治療的潛力

脊髓損傷 (SCI) 會導致神經運動和感覺迴路中斷,進而導致神經迴路永久性損傷。脊髓損傷有兩種病理變化。軸突和血管的破壞是脊髓損傷後的主要病理變化。然而,局部離子濃度改變、血壓失控、脊髓血流減少、血腦障壁破壞、免疫反應活化、細胞凋亡和興奮性毒性等繼發性改變會導致患者病情惡化並損害再生過程。

因此,幹細胞移植療法可能有助於抑制這些過程。臨床數據顯示,SCI患者接受MSC移植後,纖維化和損傷後病灶減少,​​血管新生、少突膠質細胞增生、軸突再生及髓鞘再生增加。

除了對所列的神經系統疾病具有治療作用外, 間質幹細胞也顯示出作為腦腫瘤藥物傳遞載體的潛力。初步臨床試驗 間質幹細胞移植治療中樞神經系統疾病 利用動物模型的實驗研究共同表明,這些細胞具有有益的治療功效。這是因為間質幹細胞有許多好處,包括增加細胞存活和增殖、神經保護和再生、免疫調節以及延緩疾病進展。臨床研究顯示了 MSC 移植後的有益結果,例如安全性、耐受性和功能改善,儘管有些結果尚未完全優化。然而,額外的研究可能有助於改進獲得更多健康細胞用於細胞治療的方法,並減少間質幹細胞生物學特性引起的結果的多樣性。


參考

  1. Andrzejewska A、Dabrowska S、Lukomska B、Janowski M. 間質幹細胞治療神經系統疾病。高級科學(Weinh)。 2021 年; 8(7):2002944。
  2. Soares MBP、Gonçalves RGJ、Vasques JF、da Silva-Junior AJ、Gubert F、Santos GC、de Santana TA、Almeida Sampaio GL、Silva DN、Dominici M、Mendez-Otero R。神經系統疾病。前摩爾神經科學。 2022 年; 15:883378。
  3. Yao P,Zhou L,Zhu L,Zhou B,Yu Q。歐洲神經醇。 2020; 83(3):235-241。

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