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1、,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(multipote
2、nt 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
3、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. Ge
4、netically 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. Dial
5、ogues 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 f
6、or 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
7、: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
8、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
9、 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 Cell
10、s. 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;
11、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 Neuro
12、sci. 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
13、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
14、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
15、、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
16、、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。,