综述：干细胞治疗缺血性卒中的临床试验与先进MRI技术：现状与未来展望

本综述系统探讨了干细胞治疗缺血性卒中（IS）的临床转化现状，重点分析了不同细胞类型（如MSCs、NSCs）、给药时机（急性/亚急性/慢性期）、递送途径（IV/IA/IC）及剂量优化的挑战，并强调了先进MRI技术（如DTI、fMRI、MRS）在评估疗效及神经重塑机制中的关键作用，为未来个体化治疗及临床试验设计提供了重要方向。

　　

干细胞治疗缺血性卒中的临床转化与影像学评估

缺血性卒中（Ischemic Stroke, IS）是全球致残和死亡的主要原因之一。当前临床缺乏促进卒中后神经修复与再生的有效策略。干细胞凭借其自我更新和多向分化潜能，为卒中治疗提供了新视角。过去数十年间，干细胞治疗在缺血性卒中的临床前和临床研究中展现出广阔前景，但其临床应用仍面临诸多挑战。

临床治疗现状：分期疗效与关键参数

截至2024年6月，ClinicalTrials.gov上注册的缺血性卒中干细胞治疗研究达68项，其中26项已完成并发表。结合PubMed检索，共纳入44项已发表的临床试验。这些研究在细胞类型、剂量、给药途径和时机上存在显著差异（图1）。

急性期（卒中后1周内）

共14项研究，最常用的细胞类型为自体骨髓单核细胞（BMMNCs），其次为多能成体祖细胞（MAPCs）、脐带血干细胞（UCBCs）和脂肪源性间充质干细胞（ADSCs）。给药途径以静脉（IV）和动脉内（IA）为主。关键随机对照试验（RCT）包括：

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  MASTERS试验（NCT01436487）显示，静脉输注最高剂量达12亿个MAPCs细胞虽未改善主要终点，但探索性分析提示早期给药（<36小时）可能有益。
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  TREASURE试验（NCT02961504）表明，MAPCs在特定人群（如年龄<64岁或梗死体积>50 mL）中可能带来长期功能改善。
  这些发现提示，干细胞治疗可能通过免疫调节和神经修复机制促进长期恢复，而非传统的神经保护作用。

亚急性期（1周至6个月）

共13项研究，主要使用自体BMMNCs和骨髓源性MSCs（BMSCs）。静脉给药为主。韩国STARTING系列试验证实了骨髓MSCs的长期安全性，并发现治疗反应与患者年龄及卒中后治疗时间密切相关。STARTING-2试验（NCT01716481）首次证明MSCs治疗可显著增加循环细胞外囊泡，其水平与运动功能改善及MRI可塑性参数强相关。

慢性期（6个月后）

共11项研究，细胞类型更具创新性，如永生化人神经干细胞系（CTX0E03）、修饰的骨髓MSCs（SB623）等。给药途径以颅内（IC）和鞘内（IT）为主。PISCES试验（NCT01151124）证实了CTX0E03细胞颅内移植的安全性和可行性，并在残留运动功能的患者中观察到上肢运动功能改善。尽管侵入性途径的不良事件发生率较高，但其临床疗效似乎更优。

未来临床试验需考虑的关键问题

细胞类型选择

MSCs因其易获取和多机制优势成为最常用细胞类型，但供体异质性和批次差异严重影响疗效。未来需探索替代细胞源（如iPSC-MSCs）并遵循GMP标准生产，确保“细胞药物”的安全性和可重复性。

治疗时机与剂量

急性期通常被认为是治疗窗口，但亚急性甚至慢性期干预也可能有效。Meta分析表明，急性期给药结局更优。剂量并非越高越好，临床前研究表明有效剂量范围在1×10⁵–5×10⁶/kg之间，需避免血管栓塞风险。

给药途径优化

静脉给药需更高细胞剂量，但易受血脑屏障（BBB）和首过效应限制；动脉内给药有血栓形成风险；颅内或鞘内给药虽更具靶向性，但属侵入性操作。鼻内（IN）给药是一种新兴的非侵入性替代方案，能直接绕过BBB将干细胞递送至脑内，但其临床数据尚有限。

试验设计与评估方法

多数已发表试验为初步研究（I/II期），缺乏对照组、随机化和盲法设计。未来需开展多中心、大样本RCT研究。评估方面，除常规量表（如NIHSS、mRS、BI）外，应纳入更敏感的功能评估（如FMA、BBS）及客观影像学指标（如多模态MRI）。

长期随访的重要性

安全性评估需长期随访（通常6个月至5年）以监测肿瘤形成、免疫原性等风险。影像学（如MRI）、免疫学监测和临床结果评估的结合至关重要。

先进MRI技术在干细胞治疗中的作用

多模态MRI技术从结构、功能和代谢角度为卒中后神经可塑性提供了全面见解，是评估干细胞治疗疗效和机制的重要工具（图2）。

结构MRI：T1加权成像

基于体素的形态学分析（VBM）可量化灰白质体积或密度变化，检测细胞治疗后的结构重组。近期研究提示，卒中恢复良好的患者对侧辅助运动区灰质体积（GMV）显著增加，但干细胞治疗研究尚未广泛应用VBM。

扩散MRI：DTI

DTI通过分数各向异性（FA）、平均扩散率（MD）等参数评估白质微结构完整性。皮质脊髓束（CST）的FA值与肢体运动评分显著相关。STARTING-2试验发现，MSCs治疗组CST及内囊后肢（PLIC）的FA值未显著下降，提示治疗可能调节了缺血所致纤维束变性。

功能MRI（fMRI）

静息态fMRI通过局部一致性（ReHo）、低频振幅（ALFF）及功能连接（FC）分析揭示脑活动变化。研究发现，干细胞治疗后初级运动皮层（M1）活动增加，半球间及同侧连接增强，表明治疗促进了宏观网络重组。

动脉自旋标记灌注成像（ASL）

ASL可定量脑血流量（CBF），是临床预后的相关标志物。基础研究显示，BMSCs可增加侧支循环，改善卒中后预后，未来临床研究需结合ASL序列验证此现象。

酰胺质子转移（APT）成像

APT是一种pH敏感的化学交换饱和转移（CEST）技术，能无创检测卒中后组织pH变化。APTw信号可识别缺血半暗带、预测临床预后，并作为治疗监测的生物标志物。

磁敏感加权成像（SWI）

SWI对顺磁性物质高度敏感，可评估急性缺血性卒中后的脑血流动力学。不对称突出静脉征（APVS）和磁敏感血管征（SVS）与临床预后相关，未来探索这些影像标志物有助于个体化治疗策略开发。

磁共振波谱（MRS）

质子MRS（¹H MRS）是评估代谢变化的无创技术。N-乙酰天门冬氨酸（NAA）浓度下降提示神经元丢失，其恢复与功能改善相关。研究发现，干细胞治疗后病灶内NAA浓度增加，且与NIHSS评分显著相关，支持MRS作为疗效评估新方法。

多核磁共振（multi-NMR）

多NMR基于多种核素（如²³Na、³¹P），可实时可视化体内代谢变化。研究表明，²³Na MRI可显示钠稳态恢复，结合¹H MRS显示乳酸水平下降，这些指标可能是卒中患者早期疗效评估的关键。

基于MRI的细胞追踪

MRI细胞追踪需外源性对比剂（如超顺磁性氧化铁纳米颗粒SPIONs），可无创监测细胞迁移、植入、存活及分化。临床研究已证实，SPIO标记的干细胞移植后能迁移至梗死边缘，且与治疗机制相关。

技术进展与未来方向

超越临床量表和MRI，人工智能（尤其是机器学习ML）已在卒中评估的多方面取得重大进展。语音识别技术可直接分析患者言语状态，预测言语障碍并评估恢复情况，有望替代部分主观评定量表。技术进步还开启了多组学时代，基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学与“空间组学”（如神经影像）的结合至关重要。

先进ML方法整合多组学数据（图3），有助于深入理解卒中病理生理、预测功能结局和探索修复机制。跨越创新技术与干细胞临床应用之间的鸿沟，将推动细胞基疗法的发展。同时，迫切需要临床医生、研究人员和工程师之间的持续沟通与协作，以更好地理解和管理缺血性卒中的干细胞治疗。

结论

干细胞治疗缺血性卒中已奠定坚实的实践基础，总体安全且呈现神经功能改善趋势。但临床应用仍存挑战，包括细胞类型、剂量、给药途径和评估工具的优化。先进MRI技术可无创提供脑结构、功能和代谢的全面信息，为干细胞干预的疗效和机制提供客观数据。结合临床数据、影像数据和组学数据的综合分析，通过先进机器学习方法，有望增强卒中评估，推动干细胞治疗的未来发展。