期刊综述：研究自闭症的病理学，对细胞疗法治疗自闭症尤为重要
1970-01-01 08:00来源：人参果细胞网 作者：
近日，日本大阪淀川基督教医院儿科的研究人员在《EuropePMC》欧洲医学期刊杂志发表了一项细胞疗法治疗自闭症谱系障碍的综述，该综述表明，通过回顾了10项针对ASD患者的细胞疗法临床研究。几乎所有的研究都显示了良好的疗效，并且没有明显的不良反应。同时发现遗传因素、环境因素和激素/神经递质异常是可能导致自闭症谱系障碍(ASD)的重要因素。另外还关注到ASD患者的葡萄糖代谢。在骨髓单核细胞和间充质基质细胞移植中，观察到了间隙连接介导的脑内皮细胞和移植细胞之间的细胞-细胞相互作用的重要性。由于这些发现，细胞疗法治疗自闭症的新模式可能会出现。
介绍：自闭症谱系障碍（ASD）是一种复杂的神经发育障碍，以社交沟通困难、行为重复和兴趣受限为特征，发病年龄较早。根据《精神疾病诊断与统计手册第五版》（DSM-5），要达到自闭症的诊断标准，儿童必须在社交沟通和互动的三个领域中的每一个领域都存在持续性缺陷，并在四种受限的重复行为中至少有两种存在持续性缺陷（表1）。在过去二十年中，全球ASD患病率不断上升，普遍筛查率达到91%；有资料显示，ASD患病率为2.2%。
我们之前发表过有关自闭症谱系障碍患者细胞疗法的评论文章。在本文中，我们更准确地关注ASD细胞治疗的机制。图1显示当前ASD的病理生理学和治疗。自闭症谱系障碍(ASD)的主要认知和行为特征是沟通、认知、感知、运动技能、执行功能、心理理论和情绪控制受损。遗传因素、环境因素和激素/神经递质异常可能导致自闭症谱系障碍(ASD)。基于神经生理学观点的各种行为疗法被认为是治疗自闭症谱系障碍(ASD)患者的最重要策略。
图1：ASD的病理生理学和治疗。ASD的主要认知和行为特征是沟通、认知、感知、运动技能、执行功能、心理理论和情绪控制受损，以及基于心理学观点的各种行为疗法被认为是自闭症谱系障碍患者管理的首要策略。
最近的研究集中在自闭症谱系障碍中免疫病理学的作用，例如神经炎症、小胶质细胞损伤和葡萄糖代谢。干细胞疗法的新治疗策略包括针对ASD患者的UCB、UC-MSC、BM-MSC和BM-MNC。
许多针对激素和神经递质的药物，如催产素、多巴胺、血清素、谷氨酸、GABA和去甲肾上腺素，已被提议作为新疗法的潜在候选药物。然而，目前还没有针对ASD的有效疗法。最近的研究重点关注免疫病理学在ASD中的作用，例如神经炎症、小胶质细胞、细胞因子或氧化应激以及葡萄糖代谢。针对自闭症谱系障碍患者的新治疗策略包括“干细胞疗法”（图1）。本综述重点关注最近提出的ASD病理生理学和各种细胞疗法，涉及神经炎症、小胶质细胞和葡萄糖代谢。
母体脂多糖暴露后，TLR4信号通路的激活导致小胶质细胞异常活化，进而参与过度的突触修剪，降低后代的突触可塑性，这可能是后代小鼠出现自闭症样行为的原因之一。然而，有报道称，出生后早期过敏性气道炎症会诱导萎缩性小胶质细胞，在短期和长期接触过敏原时表现出突触修剪缺陷，导致兴奋性突触后过剩和类似ASD的行为。研究进一步表明，神经炎症、小胶质细胞功能障碍和氧化应激与ASD的发病机制有关。
Vargas等人描述了患者脑脊液（CSF）中促炎细胞因子（IL-6和TNF-α）的非典型水平，进一步的报告表明，过度的小胶质细胞激活会导致异常的神经连接。这些报告表明，负责突触修剪的小胶质细胞活化异常是导致ASD病变的部分原因。小胶质细胞受损会影响神经发育，从而可能导致ASD。
因此，调节小胶质细胞表型、免疫调节或修复小胶质细胞功能可能是治疗伴有炎症的神经系统疾病的新型治疗策略。脐带血中含有造血干细胞、内皮祖细胞和间充质基质细胞（MSCs），可改变大脑的连接性并调节炎症。事实证明，输注自体脐带血细胞（UCBs）对脑瘫（CP）、ASD和其他后天性脑损伤患者是安全的。Dawson等人报道了自体UCBs输注在ASD患儿中的安全性和可行性，并发表了几篇前景看好的研究成果。
最近，来自ASD患者的UC-间充质干细胞（脐带间充质干细胞）和骨髓单核细胞（BM-MNCs）也取得了良好的疗效（表2）。使用胎儿干细胞治疗ASD患者的效果良好，但在使用胎儿干细胞方面存在伦理难题。
表2：最近对自闭症谱系障碍细胞疗法的临床前审查幼儿期出现言语迟缓、模仿、缺乏目光接触、睡眠障碍等临床表现。团体活动困难、多动、运动障碍和学习迟缓通常出现在小学。癫痫、抽动障碍、注意力缺陷多动障碍和自残行为可能与自闭症谱系障碍有关。焦虑、强迫性惊厥行为和抑郁等临床表现通常出现在初中期间，尤其是当孩子在家庭或学校遇到困难时，其中一些会持续一生。对社会交往的适应水平和临床表现是影响儿童和家庭生活质量的关键因素。
本文中细胞疗法的定义包括使用人类干细胞或人类细胞衍生的干细胞（例如UC-MNC、UC-MSC、BM-MNC、BM-MSC和胎儿干细胞）的细胞疗法。我们在PubMed(MEDLINE)上检索了有关神经炎症、小胶质细胞或葡萄糖代谢的研究，其中包括英语术语“ASD”、“每3年”、“过去二十年”。我们对使用细胞疗法治疗ASD的临床研究进行了PubMed(MEDLINE)英文检索。此外，我们还对使用细胞疗法的临床前研究进行了PubMed(MEDLINE)搜索，其中包括英文术语“ASD”或“Autism”。
图2表明ASD与神经炎症、ASD与小胶质细胞、ASD与葡萄糖代谢之间的关系在过去二十年中迅速增加。包括ASD和小胶质细胞的研究总数超过150项，其中包括ASD和神经炎症的研究数量增加了200多项，包括ASD和葡萄糖代谢的研究总数超50项。根据这些结果，细胞专注于神经炎症、小胶质细胞和葡萄糖代谢的疗法可能成为治疗ASD的新策略。
图2：PubMedMedline1998年至2021年间与自闭症相关的文章数量。自闭症谱系障碍(ASD)与神经炎症、自闭症谱系障碍(ASD)与小胶质细胞、自闭症谱系障碍(ASD)与葡萄糖代谢之间的关系在过去二十年中迅速增加。
在对最近各种自闭症谱系障碍细胞疗法的临床前研究的回顾中（表2)、MSC(n=2)、MSC来源的外泌体、造血干细胞(n=1)、胚胎干细胞(n=1)、人脂肪干细胞(n=1)和人羊膜上皮细胞(n=1)进行了研究。基于这些结果，间充质干细胞可能是治疗自闭症谱系障碍的细胞疗法的有希望的候选者。
相反，脐带血和骨髓由于在过去几十年中作为恶性白血病的治疗方法而广受欢迎，因此已被广泛用作细胞疗法的来源。尽管最近人们关注脐带干细胞用于治疗各种疾病，但由于伦理问题，胎儿干细胞并未得到广泛应用。
回顾过去二十年的自闭症谱系障碍临床试验（表3)、MSC(n=2)、UCB(n=3)、UC-MSC(n=2)、BM-MSC(n=1)、胎儿干细胞(n=1)和UCB+UC-MSC(n=1)被使用。给药次数为1次(n=5)、2次(n=2)、3次(n=2)或四次(n=1)。所施用的细胞数量存在差异（1×106至5×107细胞/千克）。
UCB、胎儿干细胞、UC-MSC、BM-MNC和BM-MSC分别使用静脉内(IV)和鞘内(IT)途径进行。静脉注射比IT注射更容易，其中UC-MSC和UCB分散到中枢神经系统，而不会被困在肺和血脑屏障中。除了针对慢性炎症的免疫调节之外，UC-MSC对ASD的治疗还考虑了UC-MSC的神经营养作用。移植后观察到一些严重的不良事件（表2）。需要进行自体BM-MNC移植以避免排斥反应，但BM-MNC手术具有侵入性并具有自身风险，并且通过IT注射对ASD患者进行BM-MNC治疗也可能因IT接触而带来风险。
此外，大多数报告表明UC-MSC具有相对安全的治疗潜力，并且可以在最合适的关键时机移植同种异体MSC。几乎所有研究都显示出良好的结果，并且没有明显的不良事件。
序号来源数量（年龄；范围）给药途径细胞数量结果严重不良事件学习规划吕等人UCB/UC-MSC37(3–12)IV/IT+IVUCB：2×10 6 /kgUC-MSC：1×10 6 /kgCARS、临床总体印象(CGI)量表和异常行为检查表(ABC)的改进不非随机、开放标签、单中心、1/2期试验投资的安全性和有效性布拉德斯特里特等人胎儿干细胞45(3–15)合金静脉注射30×10 6 /mL改善认知能力、行为、社交能力改善免疫功能不开放标签、前瞻性试点研究投资了安全性和有效性李等人脐带血细胞14(3–12)静脉/鞘内注射2–6×10 6细胞CARS的改善和CSF中NGF水平的增加不非随机、开放标签、单中心试验投资的安全性和有效性道森等人脐带血细胞25(2.3–6.0)静脉注射1–5×10 7个细胞儿童行为显着改善不开放标签、单中心、一期试验投资的安全性和可行性赖尔丹等人间充质干细胞20(6–16)合金静脉注射3.6×10 7单元x4八名受试者的CARS和ATEC分数下降轻度或中度且持续时间短非随机、开放标签、单中心、1/2期试验投资的安全性和有效性孙等人间充质干细胞12(4–9)异种静脉注射2×10 6 /公斤×36/12参与者在至少两项针对自闭症谱系障碍(ASD)的具体措施方面表现出改善5名参与者开发出新的I类抗人类白细胞抗原（HLA）抗体开放标签、单中心、一期试验投资的安全性和可行性夏尔马等人骨髓单个核细胞254（5岁以下—15岁以上）自动鞘内注射隔离后立即1次改善目光接触、注意力和集中力、多动症、久坐耐受性、社交互动、刻板行为、攻击性、沟通、言语、命令遵循和自我刺激行为无重大手术相关不良事件。5名有癫痫病史且脑电图异常的患者曾有一次癫痫发作，但使用药物治疗。非随机、开放标签、单中心试验投资的安全性和有效性道森等人脐带血细胞56(2–7)自动63(2–7)合金静脉注射<2.5×10 7细胞/kg×1接受CB治疗的无智力障碍儿童在沟通技巧和探索性措施方面表现出显着改善，包括对玩具的注意力和持续注意力（眼动追踪），以及α和β脑电图能力的增强6名独特参与者报告了6例SAE，其中安慰剂组有3例（病毒性胃肠炎、脱水和攻击性），自体CB队列中有1例（脑震荡），同种异体CB队列中有2例（与儿童自身免疫性神经精神疾病相关）链球菌感染[PANDAS]和脱水）。这些事件均与研究产品无关。一项2期随机、安慰剂对照、双盲临床试验投资了安全性和有效性谢里夫扎德等人骨髓间充质干细胞32干预14控制18(5–15)（平均值；9.5）鞘内注射第一个0.5–1×10 8第二个0.3–0.5×10 812个月内，各组之间CARS总分、CARS-II自闭症指数和CG总体改善的改善没有显着差异。然而，时间组交互作用对于CGI疾病严重程度的主要影响是显着的，显示干预组的改善更为显着( P =.002)所有患者均未观察到注射相关副作用，如住院并发症、12个月的短期和长期并发症。随机、开放标签、单中心试验投资的安全性和有效性阮等人骨髓单个核细胞30(3–7)自动鞘内注射第一：4.2×10 7 /kg第二：4.1×10 7 /kgCARS和Vineland适应行为量表中位数显着改善无严重不良事件非随机、开放标签、单中心试验投资的安全性和有效性表2：自闭症谱系障碍细胞疗法的最新临床回顾。ASD：自闭症谱系障碍；BM-MNC：骨髓单个核细胞；CARS：儿童自闭症评定量表；CB：脐带血；CSF：脑脊液；脑电图：脑电图；ID：智力障碍；IT：鞘内注射；IV：静脉注射；MSC：间充质基质细胞；UC-MSC：脐带来源的MSC；UCB：脐带血细胞；ATEC：自闭症治疗评估清单。SAE：严重不良事件。
UCB可预防小胶质细胞损伤、慢性炎症和氧化应激，并增强神经再生。人类CD34阳性细胞已被证明可分泌各种生长因子，如脑源性神经营养因子(BDNF)、胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)、血管内皮生长因子(VEGF)和多种血管生成因子，包括肝细胞生长因子（HGF）和胰岛素样生长因子-1。考虑到人类CD34+细胞对BDNF的产生有影响，并且这种神经营养因子被广泛描述为在ASD中发生改变，这种机制可能是UCB的潜在治疗作用。免疫学和小胶质细胞的变化与ASD的行为结果有关。
例如，研究人员建议恢复生理肠道微生物群的策略，例如补充益生菌和粪便微生物群移植，可能会改善自闭症谱系障碍(ASD)的行为症状。考虑到内皮祖细胞的血管生成和血管修复能力，与血脑屏障完整性相关的基因表达发生改变，伴随着ASD大脑中神经炎症的增加和可能受损的肠道屏障完整性。
2004年，我们报道内皮祖细胞具有血管生成和血管修复能力，使其成为神经血管修复的理想选择。内皮祖细胞通过丰富的血管环境增强随后的神经元再生，同时从CD34阳性细胞产生其他滋养神经元介质，例如VEGF、表皮生长因子2和胰岛素样生长因子1。除了旁分泌功能、血管生成和恢复免疫平衡之外，UCB还可以抑制慢性炎症。敏等人报告称，正如正电子发射断层扫描(PET)研究中所观察到的，同种异体UCB治疗CP改善了葡萄糖代谢。
自体BM-MNC疗法对自闭症谱系障碍(ASD)患者的葡萄糖代谢和各种认知和行为症状也有改善，如目光接触、注意力和集中力、多动、坐姿耐受性、社交互动、刻板行为、攻击性、沟通、言语、命令遵循、CP患者的自我刺激行为以及葡萄糖代谢和运动功能的改善。
2020年，我们报道了细胞移植后不久，BM-MNCs通过间隙连接介导的细胞间相互作用激活血管生成，并且通过间隙连接的细胞间相互作用是激活内皮细胞血管生成和改善血管生成的重要途径。葡萄糖摄取。移植的BM-MNC通过间隙连接将小分子转移到内皮细胞，然后激活缺氧诱导因子1α(Hif-1α)并抑制内皮细胞的自噬 (图3A）。此外，我们报道了BM-MNC移植后老年小鼠海马的神经发生被激活。BM-MNC改善葡萄糖代谢和神经发生的机制可能对ASD个体具有治疗潜力。
图3：干细胞移植治疗机制示意图。(A)造血干细胞移植对血管生成的治疗机制。造血干细胞依赖无氧代谢，富含能量来源，包括葡萄糖（i）。相反，因缺血而受损的内皮细胞能量来源贫乏(ii)。能量来源从移植的造血干细胞转移到受损的内皮细胞是通过间隙连接的形成(iii)进行的，间隙连接在受损的内皮细胞处激活Hif1α(iv)。(B)间充质干细胞移植对免疫抑制的治疗机制。间充质干细胞依赖有氧代谢，能量来源并不丰富，包括葡萄糖(i)。相反，过度活化的内皮细胞拥有大量能量来源(ii)。
患有ASD症状的患者和动物中的小胶质细胞可能处于细胞凋亡阶段，在某些病理条件下发现小胶质细胞的更新率很高。MSC分泌异质脂质双层囊泡，称为细胞外囊泡(EV)，充当细胞间通讯的介质。这些由MSC分泌的外泌体和EV可改善神经损伤模型中的神经元功能。
间充质干细胞对激活的小胶质细胞的抑制和免疫调节可能对自闭症谱系障碍患者具有治疗潜力，其中过度的小胶质细胞激活会导致异常的神经连接。
2021年，我们报道说，细胞移植后不久，MSC通过间隙连接介导的脑内皮和静脉移植的MSC之间的细胞间相互作用来抑制受损大脑中增强的炎症。
图3B显示MSC依赖于有氧代谢，并且不含大量能量来源，包括葡萄糖(1)。相反，过度活化的内皮细胞和白细胞则拥有过多的能量(2)。过度激活的细胞通过间隙连接的形成将能量转移至移植的MSC(3)，从而使过度激活的细胞失活(4)。相比之下，PET-CT扫描表明，人类脐带间充质干细胞疗法对脑瘫患者的运动功能有所改善，并增加了葡萄糖代谢。间充质干细胞改善葡萄糖代谢和抑制炎症增强的机制可能会给自闭症谱系障碍患者带来治疗潜力。
针对自闭症谱系障碍患者的细胞疗法临床研究十分之九显示出良好的结果，并且没有值得注意的不良事件。在BM-MNC和间充质干细胞移植中均观察到脑内皮和移植细胞之间间隙连接介导的细胞间相互作用的重要性。这些新发现为自闭症谱系障碍的细胞治疗提供了新的范例。
参考资料：NabetaniM,MukaiT,TaguchiA.CellTherapiesforAutismSpectrumDisorderBasedonNewPathophysiology:AReview.CellTransplantation.2023Jan-Dec;32:9636897231163217.DOI:10.1177/09636897231163217.PMID:36999673;PMCID:PMC10069005.
标签:干细胞治疗·干细胞治疗自闭症·干细胞疗法·间充质干细胞
