期刊綜述：研究自閉癥的病理學，對細胞療法治療自閉癥尤為重要

近日，日本大阪淀川基督教醫(yī)院兒科的研究人員在《Europe PMC》歐洲醫(yī)學期刊雜志發(fā)表了一項細胞療法治療自閉癥譜系障礙的綜述，該綜述表明，通過回顧了10項針對ASD患者的細胞療法臨床研究。幾乎所有的研究都顯示了良好的療效，并且沒有明顯的不良反應(yīng)。同時發(fā)現(xiàn)遺傳因素、環(huán)境因素和激素/神經(jīng)遞質(zhì)異常是可能導致自閉癥譜系障礙 (ASD)的重要因素。另外還關(guān)注到ASD患者的葡萄糖代謝。在骨髓單核細胞和間充質(zhì)基質(zhì)細胞移植中，觀察到了間隙連接介導的腦內(nèi)皮細胞和移植細胞之間的細胞-細胞相互作用的重要性。由于這些發(fā)現(xiàn)，細胞療法治療自閉癥的新模式可能會出現(xiàn)。

介紹：自閉癥譜系障礙（ASD）是一種復(fù)雜的神經(jīng)發(fā)育障礙，以社交溝通困難、行為重復(fù)和興趣受限為特征，發(fā)病年齡較早。根據(jù)《精神疾病診斷與統(tǒng)計手冊第五版》（DSM-5），要達到自閉癥的診斷標準，兒童必須在社交溝通和互動的三個領(lǐng)域中的每一個領(lǐng)域都存在持續(xù)性缺陷，并在四種受限的重復(fù)行為中至少有兩種存在持續(xù)性缺陷（表1）。在過去二十年中，全球ASD患病率不斷上升，普遍篩查率達到 91%；有資料顯示，ASD患病率為2.2%。

我們之前發(fā)表過有關(guān)自閉癥譜系障礙患者細胞療法的評論文章。在本文中，我們更準確地關(guān)注ASD細胞治療的機制。圖1顯示當前ASD的病理生理學和治療。自閉癥譜系障礙 (ASD) 的主要認知和行為特征是溝通、認知、感知、運動技能、執(zhí)行功能、心理理論和情緒控制受損。遺傳因素、環(huán)境因素和激素/神經(jīng)遞質(zhì)異常可能導致自閉癥譜系障礙 (ASD)。基于神經(jīng)生理學觀點的各種行為療法被認為是治療自閉癥譜系障礙 (ASD) 患者的最重要策略。

ASD的主要認知和行為特征是溝通、認知、感知、運動技能、執(zhí)行功能、心理理論和情緒控制受損，以及基于心理學觀點的各種行為療法被認為是自閉癥譜系障礙患者管理的首要策略。

最近的研究集中在自閉癥譜系障礙中免疫病理學的作用，例如神經(jīng)炎癥、小膠質(zhì)細胞損傷和葡萄糖代謝。干細胞療法的新治療策略包括針對ASD患者的UCB、UC-MSC、BM-MSC和BM-MNC。

許多針對激素和神經(jīng)遞質(zhì)的藥物，如催產(chǎn)素、多巴胺、血清素、谷氨酸、GABA 和去甲腎上腺素，已被提議作為新療法的潛在候選藥物。然而，目前還沒有針對ASD的有效療法。最近的研究重點關(guān)注免疫病理學在ASD中的作用，例如神經(jīng)炎癥、小膠質(zhì)細胞、細胞因子或氧化應(yīng)激以及葡萄糖代謝。針對自閉癥譜系障礙患者的新治療策略包括“干細胞療法”（圖1）。本綜述重點關(guān)注最近提出的ASD病理生理學和各種細胞療法，涉及神經(jīng)炎癥、小膠質(zhì)細胞和葡萄糖代謝。

病理生理學

“從神經(jīng)炎癥、小膠質(zhì)細胞和葡萄糖代謝的角度來看”

母體脂多糖暴露后，TLR4信號通路的激活導致小膠質(zhì)細胞異常活化，進而參與過度的突觸修剪，降低后代的突觸可塑性，這可能是后代小鼠出現(xiàn)自閉癥樣行為的原因之一。然而，有報道稱，出生后早期過敏性氣道炎癥會誘導萎縮性小膠質(zhì)細胞，在短期和長期接觸過敏原時表現(xiàn)出突觸修剪缺陷，導致興奮性突觸后過剩和類似ASD的行為。研究進一步表明，神經(jīng)炎癥、小膠質(zhì)細胞功能障礙和氧化應(yīng)激與ASD的發(fā)病機制有關(guān)。

Vargas等人描述了患者腦脊液（CSF）中促炎細胞因子（IL-6和TNF-α）的非典型水平，進一步的報告表明，過度的小膠質(zhì)細胞激活會導致異常的神經(jīng)連接。這些報告表明，負責突觸修剪的小膠質(zhì)細胞活化異常是導致ASD病變的部分原因。小膠質(zhì)細胞受損會影響神經(jīng)發(fā)育，從而可能導致ASD。

因此，調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞表型、免疫調(diào)節(jié)或修復(fù)小膠質(zhì)細胞功能可能是治療伴有炎癥的神經(jīng)系統(tǒng)疾病的新型治療策略。臍帶血中含有造血干細胞、內(nèi)皮祖細胞和間充質(zhì)基質(zhì)細胞（MSCs），可改變大腦的連接性并調(diào)節(jié)炎癥。事實證明，輸注自體臍帶血細胞（UCBs）對腦癱（CP）、ASD和其他后天性腦損傷患者是安全的。Dawson等人報道了自體UCBs輸注在ASD患兒中的安全性和可行性，并發(fā)表了幾篇前景看好的研究成果。

最近，來自ASD患者的UC-間充質(zhì)干細胞（臍帶間充質(zhì)干細胞）和骨髓單核細胞（BM-MNCs）也取得了良好的療效（表2）。使用胎兒干細胞治療ASD患者的效果良好，但在使用胎兒干細胞方面存在倫理難題。

臨床表現(xiàn)

幼兒期出現(xiàn)言語遲緩、模仿、缺乏目光接觸、睡眠障礙等臨床表現(xiàn)。團體活動困難、多動、運動障礙和學習遲緩?fù)ǔ３霈F(xiàn)在小學。癲癇、抽動障礙、注意力缺陷多動障礙和自殘行為可能與自閉癥譜系障礙有關(guān)。焦慮、強迫性驚厥行為和抑郁等臨床表現(xiàn)通常出現(xiàn)在初中期間，尤其是當孩子在家庭或?qū)W校遇到困難時，其中一些會持續(xù)一生。對社會交往的適應(yīng)水平和臨床表現(xiàn)是影響兒童和家庭生活質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

方法

本文中細胞療法的定義包括使用人類干細胞或人類細胞衍生的干細胞（例如UC-MNC、UC-MSC、BM-MNC、BM-MSC和胎兒干細胞）的細胞療法。我們在PubMed (MEDLINE) 上檢索了有關(guān)神經(jīng)炎癥、小膠質(zhì)細胞或葡萄糖代謝的研究，其中包括英語術(shù)語“ASD”、“每3年”、“過去二十年”。我們對使用細胞療法治療ASD的臨床研究進行了PubMed (MEDLINE) 英文檢索。此外，我們還對使用細胞療法的臨床前研究進行了PubMed (MEDLINE) 搜索，其中包括英文術(shù)語“ASD”或“Autism”。

結(jié)果

圖2表明ASD與神經(jīng)炎癥、ASD與小膠質(zhì)細胞、ASD與葡萄糖代謝之間的關(guān)系在過去二十年中迅速增加。包括ASD和小膠質(zhì)細胞的研究總數(shù)超過150項，其中包括ASD和神經(jīng)炎癥的研究數(shù)量增加了200多項，包括ASD和葡萄糖代謝的研究總數(shù)超50項。根據(jù)這些結(jié)果，細胞專注于神經(jīng)炎癥、小膠質(zhì)細胞和葡萄糖代謝的療法可能成為治療ASD的新策略。

自閉癥譜系障礙 (ASD) 與神經(jīng)炎癥、自閉癥譜系障礙 (ASD) 與小膠質(zhì)細胞、自閉癥譜系障礙 (ASD) 與葡萄糖代謝之間的關(guān)系在過去二十年中迅速增加。

在對最近各種自閉癥譜系障礙細胞療法的臨床前研究的回顧中（表2)、MSC (n=2)、MSC來源的外泌體、造血干細胞 (n=1)、胚胎干細胞 (n=1)、人脂肪干細胞 (n=1) 和人羊膜上皮細胞 (n=1) 進行了研究。基于這些結(jié)果，間充質(zhì)干細胞可能是治療自閉癥譜系障礙的細胞療法的有希望的候選者。

相反，臍帶血和骨髓由于在過去幾十年中作為惡性白血病的治療方法而廣受歡迎，因此已被廣泛用作細胞療法的來源。盡管最近人們關(guān)注臍帶干細胞用于治療各種疾病，但由于倫理問題，胎兒干細胞并未得到廣泛應(yīng)用。

回顧過去二十年的自閉癥譜系障礙臨床試驗（表3)、MSC (n=2)、UCB (n=3)、UC-MSC (n=2)、BM-MSC (n=1)、胎兒干細胞 (n=1) 和UCB+UC-MSC (n=1) 被使用。給藥次數(shù)為1次 (n=5)、2次 (n=2)、3次 ( n=2) 或四次 (n=1)。所施用的細胞數(shù)量存在差異（1×106至5×107細胞/千克）。

UCB、胎兒干細胞、UC-MSC、BM-MNC和BM-MSC分別使用靜脈內(nèi) (IV) 和鞘內(nèi) (IT) 途徑進行。靜脈注射比IT注射更容易，其中UC-MSC和UCB分散到中樞神經(jīng)系統(tǒng)，而不會被困在肺和血腦屏障中。除了針對慢性炎癥的免疫調(diào)節(jié)之外，UC-MSC對ASD的治療還考慮了UC-MSC的神經(jīng)營養(yǎng)作用。移植后觀察到一些嚴重的不良事件（表2）。需要進行自體BM-MNC移植以避免排斥反應(yīng)，但BM-MNC手術(shù)具有侵入性并具有自身風險，并且通過IT注射對ASD患者進行BM-MNC治療也可能因IT接觸而帶來風險。

此外，大多數(shù)報告表明UC-MSC具有相對安全的治療潛力，并且可以在最合適的關(guān)鍵時機移植同種異體MSC。幾乎所有研究都顯示出良好的結(jié)果，并且沒有明顯的不良事件。

序號	來源	數(shù)量（年齡；范圍）	給藥途徑	細胞數(shù)量	結(jié)果	嚴重不良事件	學習規(guī)劃
呂等人	UCB/UC-MSC	37 (3–12)	IV/IT+ IV	UCB：2×10 6 /kg UC-MSC：1×10 6 /kg	CARS、臨床總體印象 (CGI) 量表和異常行為檢查表 (ABC) 的改進	不	非隨機、開放標簽、單中心、1/2 期試驗投資的安全性和有效性
布拉德斯特里特等人	胎兒干細胞	45 (3–15) 合金	靜脈注射	30×10 6 /mL	改善認知能力、行為、社交能力 改善免疫??功能	不	開放標簽、前瞻性試點研究投資了安全性和有效性
李等人	臍帶血細胞	14 (3–12)	靜脈/鞘內(nèi)注射	2–6 × 10 6細胞	CARS 的改善和 CSF 中 NGF 水平的增加	不	非隨機、開放標簽、單中心試驗投資的安全性和有效性
道森等人	臍帶血細胞	25 (2.3–6.0)	靜脈注射	1–5 × 10 7 個細胞	兒童行為顯著改善	不	開放標簽、單中心、一期試驗投資的安全性和可行性
賴爾丹等人	間充質(zhì)干細胞	20 (6–16) 合金	靜脈注射	3.6 × 10 7單元 x 4	八名受試者的CARS和 ATEC分數(shù)下降	輕度或中度且持續(xù)時間短	非隨機、開放標簽、單中心、1/2 期試驗投資的安全性和有效性
孫等人	間充質(zhì)干細胞	12 (4–9) 異種	靜脈注射	2×10 6 /公斤×3	6/12 參與者在至少兩項針對自閉癥譜系障礙 (ASD) 的具體措施方面表現(xiàn)出改善	5名參與者開發(fā)出新的I類抗人類白細胞抗原（HLA）抗體	開放標簽、單中心、一期試驗投資的安全性和可行性
夏爾馬等人	骨髓單個核細胞	254 （5歲以下—15歲以上） 自動	鞘內(nèi)注射	隔離后立即1次	改善目光接觸、注意力和集中力、多動癥、久坐耐受性、社交互動、刻板行為、攻擊性、溝通、言語、命令遵循和自我刺激行為	無重大手術(shù)相關(guān)不良事件。5 名有癲癇病史且腦電圖異常的患者曾有一次癲癇發(fā)作，但使用藥物治療。	非隨機、開放標簽、單中心試驗投資的安全性和有效性
道森等人	臍帶血細胞	56 (2–7) 自動 63 (2–7) 合金	靜脈注射	<2.5×10 7細胞/kg×1	接受CB治療的無智力障礙兒童在溝通技巧和探索性措施方面表現(xiàn)出顯著改善，包括對玩具的注意力和持續(xù)注意力（眼動追蹤），以及α和β腦電圖能力的增強	6 名獨特參與者報告了 6 例 SAE，其中安慰劑組有 3 例（病毒性胃腸炎、脫水和攻擊性），自體 CB 隊列中有 1 例（腦震蕩），同種異體 CB 隊列中有 2 例（與兒童自身免疫性神經(jīng)精神疾病相關(guān)）鏈球菌感染 [PANDAS] 和脫水）。這些事件均與研究產(chǎn)品無關(guān)。	一項 2 期隨機、安慰劑對照、雙盲臨床試驗投資了安全性和有效性
謝里夫扎德等人	骨髓間充質(zhì)干細胞	32 干預(yù) 14 控制 18 (5–15) （平均值；9.5）	鞘內(nèi)注射	第一個 0.5–1 × 10 8 第二個 0.3–0.5 × 10 8	12個月內(nèi)，各組之間 CARS總分、CARS-II 自閉癥指數(shù)和CG?? 總體改善的改善沒有顯著差異。然而，時間組交互作用對于 CGI 疾病嚴重程度的主要影響是顯著的，顯示干預(yù)組的改善更為顯著 (?P?= .002)	所有患者均未觀察到注射相關(guān)副作用，如住院并發(fā)癥、12個月的短期和長期并發(fā)癥。	隨機、開放標簽、單中心試驗投資的安全性和有效性
阮等人	骨髓單個核細胞	30 (3–7) 自動	鞘內(nèi)注射	第一：4.2×10 7 /kg 第二：4.1×10 7 /kg	CARS 和 Vineland 適應(yīng)行為量表中位數(shù)顯著改善	無嚴重不良事件	非隨機、開放標簽、單中心試驗投資的安全性和有效性

ASD：自閉癥譜系障礙；BM-MNC：骨髓單個核細胞；CARS：兒童自閉癥評定量表；CB：臍帶血；CSF：腦脊液；腦電圖：腦電圖；ID：智力障礙；IT：鞘內(nèi)注射；IV：靜脈注射；MSC：間充質(zhì)基質(zhì)細胞；UC-MSC：臍帶來源的 MSC；UCB：臍帶血細胞；ATEC：自閉癥治療評估清單。SAE：嚴重不良事件。

細胞療法：基于新病理生理學原理的治療

針對自閉癥譜系障礙 (ASD) 的UCB

UCB可預(yù)防小膠質(zhì)細胞損傷、慢性炎癥和氧化應(yīng)激，并增強神經(jīng)再生。人類CD34陽性細胞已被證明可分泌各種生長因子，如腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子 (BDNF)、膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子 (GDNF)、血管內(nèi)皮生長因子 (VEGF) 和多種血管生成因子，包括肝細胞生長因子（HGF）和胰島素樣生長因子-1。考慮到人類CD34+細胞對BDNF的產(chǎn)生有影響，并且這種神經(jīng)營養(yǎng)因子被廣泛描述為在ASD中發(fā)生改變，這種機制可能是UCB的潛在治療作用。免疫學和小膠質(zhì)細胞的變化與ASD的行為結(jié)果有關(guān)。

例如，研究人員建議恢復(fù)生理腸道微生物群的策略，例如補充益生菌和糞便微生物群移植，可能會改善自閉癥譜系障礙 (ASD) 的行為癥狀。考慮到內(nèi)皮祖細胞的血管生成和血管修復(fù)能力，與血腦屏障完整性相關(guān)的基因表達發(fā)生改變，伴隨著ASD大腦中神經(jīng)炎癥的增加和可能受損的腸道屏障完整性。

2004年，我們報道內(nèi)皮祖細胞具有血管生成和血管修復(fù)能力，使其成為神經(jīng)血管修復(fù)的理想選擇。內(nèi)皮祖細胞通過豐富的血管環(huán)境增強隨后的神經(jīng)元再生，同時從CD34陽性細胞產(chǎn)生其他滋養(yǎng)神經(jīng)元介質(zhì)，例如VEGF、表皮生長因子2和胰島素樣生長因子1。除了旁分泌功能、血管生成和恢復(fù)免疫平衡之外，UCB還可以抑制慢性炎癥。敏等人報告稱，正如正電子發(fā)射斷層掃描 (PET) 研究中所觀察到的，同種異體UCB治療CP改善了葡萄糖代謝。

骨髓單核細胞與自閉癥譜系障礙

自體BM-MNC療法對自閉癥譜系障礙 (ASD) 患者的葡萄糖代謝和各種認知和行為癥狀也有改善，如目光接觸、注意力和集中力、多動、坐姿耐受性、社交互動、刻板行為、攻擊性、溝通、言語、命令遵循、 CP患者的自我刺激行為以及葡萄糖代謝和運動功能的改善。

2020年，我們報道了細胞移植后不久，BM-MNCs通過間隙連接介導的細胞間相互作用激活血管生成，并且通過間隙連接的細胞間相互作用是激活內(nèi)皮細胞血管生成和改善血管生成的重要途徑。葡萄糖攝取。移植的BM-MNC通過間隙連接將小分子轉(zhuǎn)移到內(nèi)皮細胞，然后激活缺氧誘導因子1α (Hif-1α) 并抑制內(nèi)皮細胞的自噬?(圖3A）。此外，我們報道了BM-MNC移植后老年小鼠海馬的神經(jīng)發(fā)生被激活。BM-MNC改善葡萄糖代謝和神經(jīng)發(fā)生的機制可能對ASD個體具有治療潛力。

(A)造血干細胞移植對血管生成的治療機制。造血干細胞依賴無氧代謝，富含能量來源，包括葡萄糖（i）。相反，因缺血而受損的內(nèi)皮細胞能量來源貧乏(ii)。能量來源從移植的造血干細胞轉(zhuǎn)移到受損的內(nèi)皮細胞是通過間隙連接的形成 (iii) 進行的，間隙連接在受損的內(nèi)皮細胞處激活 Hif1α (iv)。(B)間充質(zhì)干細胞移植對免疫抑制的治療機制。間充質(zhì)干細胞依賴有氧代謝，能量來源并不豐富，包括葡萄糖(i)。相反，過度活化的內(nèi)皮細胞擁有大量能量來源(ii)。

間充質(zhì)干細胞治療自閉癥譜系障礙（ASD）

患有ASD癥狀的患者和動物中的小膠質(zhì)細胞可能處于細胞凋亡階段，在某些病理條件下發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細胞的更新率很高。MSC分泌異質(zhì)脂質(zhì)雙層囊泡，稱為細胞外囊泡 (EV)，充當細胞間通訊的介質(zhì)。這些由MSC分泌的外泌體和EV可改善神經(jīng)損傷模型中的神經(jīng)元功能。

間充質(zhì)干細胞對激活的小膠質(zhì)細胞的抑制和免疫調(diào)節(jié)可能對自閉癥譜系障礙患者具有治療潛力，其中過度的小膠質(zhì)細胞激活會導致異常的神經(jīng)連接。

2021年，我們報道說，細胞移植后不久，MSC通過間隙連接介導的腦內(nèi)皮和靜脈移植的MSC之間的細胞間相互作用來抑制受損大腦中增強的炎癥。

圖3B顯示MSC依賴于有氧代謝，并且不含大量能量來源，包括葡萄糖 (1)。相反，過度活化的內(nèi)皮細胞和白細胞則擁有過多的能量 (2)。過度激活的細胞通過間隙連接的形成將能量轉(zhuǎn)移至移植的MSC(3)，從而使過度激活的細胞失活 (4)。相比之下，PET-CT掃描表明，人類臍帶間充質(zhì)干細胞療法對腦癱患者的運動功能有所改善，并增加了葡萄糖代謝。間充質(zhì)干細胞改善葡萄糖代謝和抑制炎癥增強的機制可能會給自閉癥譜系障礙患者帶來治療潛力。

結(jié)論

針對自閉癥譜系障礙患者的細胞療法臨床研究十分之九顯示出良好的結(jié)果，并且沒有值得注意的不良事件。在BM-MNC和間充質(zhì)干細胞移植中均觀察到腦內(nèi)皮和移植細胞之間間隙連接介導的細胞間相互作用的重要性。這些新發(fā)現(xiàn)為自閉癥譜系障礙的細胞治療提供了新的范例。

參考資料：Nabetani M, Mukai T, Taguchi A. Cell Therapies for Autism Spectrum Disorder Based on New Pathophysiology: A Review. Cell Transplantation. 2023 Jan-Dec;32:9636897231163217. DOI: 10.1177/09636897231163217. PMID: 36999673; PMCID: PMC10069005.

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