阶段I-III期临床试验使用成体干细胞

抽象

首先随机临床试验已经证实，干细胞疗法可以改善心肌缺血的急性期后和慢性缺血性心脏疾病心脏复苏。然而，一些试验表明，冲突的结果和不确定性保持的动作和可能的方法来改善心脏修复干细胞的临床影响机制的情况。在本文中，我们将研究现有的证据，分析了当前主流的I期和II随机临床试验和它们的局限性，在未来的试验设计讨论的关键点，并在这个迷人的领域描绘出新的研究方向。

1.随机临床试验的概念和类型

随机临床试验(RCT，也叫临床研究)是一项针对人类志愿者回答特定健康问题的研究。换句话说，它是一种新药或一种新型侵入性医疗器械在人体上进行严格控制的测试，通过监测其对大群人的影响来评估其有效性和安全性。

在临床研究的现状，进行了仔细的RCT要找到治疗方法，在人的方式工作，以改善健康最快和最安全的方式。介入试验确定实验性治疗或使用已知的治疗的新方法是否是安全的，在受控环境中有效。观测试验解决大集团在自然的环境中人群的人的健康问题。

所有RCT必须按照严格的科学和伦理原则。每一个临床试验，必须有一个协议，或行动计划，描述了将在研究，如何进行完成，为什么研究的每个部分是必要的，包括细节，如标准的病人参与，时间表测试，程序和药物，以及研究的长度。

RCT是通过一系列的步骤进行的，称为阶段。每个阶段都设计为回答一个单独的研究问题。（1）第一阶段：研究人员测试在一小群人一个新的药物或治疗首次评估其安全性，确定安全的剂量范围，并确定副作用。（2）第二阶段：药物或治疗给予更大的一群人，看它是否是有效的，并进一步评估其安全性。（3）第三阶段：药物或治疗是考虑到大量人群，以确认其有效性，监控副作用，它比较常用的治疗方法，这将允许药物或治疗，可安全使用收集信息。（4）第四阶段：研究是药物后进行治疗或已经销售给收集不同人群及长期使用有关的副作用的药物的影响的信息。

2.干细胞疗法临床研究：相同的方法与新的目标

再灌注战略的最新进展已大大减少早期死亡率急性心肌梗死（AMI）之后，但结果是，有心脏衰竭的幸存者中发病率较高。最佳药物治疗和植入装置可改善预后，这些患者的生活质量。然而，死亡率和再住院率仍然较高，意味着压倒性的成本。

心肌细胞治疗领域已成为在这种情况下，一个新的选择，并取得了长足的发展。它的最终目标是修复受损心肌，恢复心脏功能。然而，这是一个真正的治疗挑战，因为这样的事实，心肌细胞的AMI后的损失为1个十亿个细胞的数量级，即支持细胞必须与心肌细胞和其环境的信号，其引导干细胞向心肌一起供给谱系或旁分泌因子的分泌可能是在这样的受损组织不存在[1]。

研究在过去15年中评估这种新方法已成功地整体在较大或较小的程度上，和现有的证据，到目前为止是令人鼓舞的。I期和II RCT表明细胞疗法是AMI后和在冠状动脉疾病（CAD）的慢性期，可以改善心脏功能的安全的治疗。试验结果是不一致的，但是，这可能是由于（1）缺乏标准化和细胞分离和传输协议的优化，（2）缺乏普遍接受的命名法和不精确的术语的使用，以及（3）向下不同的临床环境调查大量的干细胞类型。关于干细胞治疗这些持续的不确定性机制不应排除继续临床试验，这往往提供识别我们不理想的临床前模型错过了问题的独特机会。

此外，如果遵循经典的科学方法，这些不一致可以避免或减少。尽管干细胞实验被认为是一个相对较新的研究领域，但它必须始终走在科学方法的道路上。从公元前三世纪的希俄斯的Erasistratus到亚里士多德时代之后，科学方法就被用来通过观察和实验来提问和回答科学问题。它包括了一系列的步骤，即:(1)提问，(2)做背景研究，(3)建立假设，(4)通过实验验证假设，(5)分析数据得出结论，(6)传达结果。

在干细胞治疗的情况下，RCT开始质疑是否有不同类型的组织型损伤后修复心脏的可能性。背景证据已经证明了这种可能性，通过干细胞管理心肌病的几种临床前模型存在。因此，在现在和将来RCT在人体中的设计中的关键点是：（1）制定适当的假设，（2）选择理想的人口，细胞类型，和递送方法，和（3）开发一种正确和精确协议。这些决策必须在以前的证据的阳光下，平移的心态，在这种实验/临床前数据应有助于设计RCT，并且，与此相反，人类研究的结果应新的问题和假设转移到实验室/工作台一侧进行。

3.临床方案在干细胞治疗：可用证据

干细胞治疗方面积累在小型和大型动物模型中不同的生理病理条件下生长的证据，但人类研究已经几乎仅限于CAD。在本文中，我们将重点关注在人类安慰剂对照的临床试验（表1，2，3,4)。尽管如此，我们只能在最大和最相关的评论，以此来分析，可能有确定的治疗结果，并解决其局限性的过程相关的变量。


试验（年）	$ñ$	电池类型	细胞计数	天后AMI	主要终点（随访）	注释

陈[2（2004年）	69	MSC	9 $\times$ 10⁹	18	Improved LVEF at 6 m	LVEF超声心动图
BOOST [3（2004年）	60	BMMC	2 $\times$ 10⁹	6 $\pm$ 1	Improved LVEF at 6 m	Effect diminished after 18/61 m
REPAIR-AMI [4（2006年）	187	BMMC	2 $\times$ 10⁸	3-6	Improved LVEF at 4 m	LVEF的脑室造影术
詹森[五（2006年）	66	BMMC	2 $\times$ 10⁸	1	无变化LVEFat 4 m	改进梗死面积区域收缩和减少
ASTAMI [6（2006年）	97	BMMC	7 $\times$ 10⁷	6 $\pm$ 1	无变化LVEFat 6 m	LVEF $↑$ 通过SPECT 8％， $↑$ 1％的MRI
TCT-STAMI [7（2006年）	20	BMMC	4 $\times$ 10⁷	1	Improved LVEF at 6 m	LVEF超声心动图
FINCELL [8)(2008)	77	BMMC	4 $\times$ 10⁸	3	Improved LVEF at 6 m	LVEF的脑室造影术
Meluzin [9（2006年）	66	BMMC	1 $\times$ 10⁷（低d）1 $\times$ 10⁸（高d）	7	Improved LVEF at 3 m in high dose group	LVEF由SPECT
Penicka [10（2007年）	27	BMMC	3 $\times$ 10⁹	9	无变化LVEFat 4 m	LVEF超声心动图
他是 [11)(2008)	189	骨髓单个核细胞与PBC	-	3-8	在全球或区域LV功能没有变化	待最后结果
REGENT [12)(2009)	117	BMMC（未选，CD34⁺/ CXCR4⁺）	2 $\times$ 10⁸（UNSEL），2- $\times$ 10⁶（CD34⁺）	3-12	改进LVEF有两种类型的细胞	LVEF通过MRI（在二百分之一百十七患者）

MSC：间充质干细胞（骨髓来源）;BMMC：骨髓单个核细胞;PBC：外周血细胞;LVEF：左室射血分数;LV：左心室;SPECT：单光子发射计算机断层摄影;MRI：磁共振成像。


试验（年）	$ñ$	剂量	AMI后（PCI）定时	跟进	注释

Valgimigli [28（2005年）	20	五 $μ$ 克/千克 $\times$ 4 d	1 d	无变化LVEFat 6 m	LVEF由SPECT
FIRSTLINE-AMI [16（2005年）	50	10 $μ$ 克/千克 $\times$ 6 d	90 min	Improved LVEF at 4 m	LVEF超声心动图
REVIVAL-2 [29（2006年）	114	10 $μ$ 克/千克 $\times$ 五 d	五 d	5米处LVEF不变	LVEF通过MRI
STEMMI [三十（2006年）	78	10 $μ$ 克/千克 $\times$ 6 d	28 h	无变化LVEFat 6 m	LVEF通过超声心动图和MRI
G-CSF-STEMI [31（2006年）	44	10 $μ$ 克/千克 $\times$ 五 d	35 h	无变化LVEFat 3 m	LVEF通过MRI
埃利斯[32（2006年）	18	五 $μ$ 克/千克 $\times$ 五 d (low d), 10 $μ$ 克/千克 $\times$ 五 d (high d)	$<$ 三十 h	Improved LVEF at 30 d	LVEF超声心动图
RIGENERA [17（2007年）	41	10 $μ$ 克/千克 $\times$ 五 d	五 d	Improved LVEF at 6 m	LVEF超声心动图
Takano [18（2007年）	40	2,5 $μ$ 克/千克 $\times$ 五 d	1 d	Improved LVEF at 6 m	LVEF由SPECT
魔法(19（2004）*	27	10 $μ$ 克/千克 $\times$ 4 d; PBC: 1 $\times$ 10⁹	1 d	无变化LVEFat 6 m	LVEF由SPECT
MAGIC 3-DES [20（2006）*	50	10 $μ$ 克/千克 $\times$ 3 d; PBC: 2 $\times$ 10⁹	1 d	Improved LVEF at 6 m	LVEF通过MRI

*MAGIC trials used a combination of indirect mobilization (G-CSF) and direct intracoronary injection of peripheral blood cells (PBC); LVEF: left ventricular ejection fraction; SPECT: single-photon emission computed tomography; MRI: magnetic resonance imaging.


审讯	$ñ$	电池类型	交货	定时	主要终点	注释

魔法(21]	97	SM	transepi	$>$ 4周	无变化LVEF	减少LVEDV / LVESV
Dib [22]	23	SM	transendo	$>$ 10年	改进LVEF和活力	-
地震	47	SM	transendo	慢性	无变化LVEF	-
TOPCARE-CHD [23]	58	骨髓单个核细胞与CPC	我知道了	81 $\pm$ 72个月	改进LVEF W / BMMC	-

SM：骨骼肌成肌细胞;BMMC：骨髓单个核细胞;CPC：循环祖细胞;transepi：tranepicardial;transendo：经心;IC：冠状动脉内;LVEF：左室射血分数;LVEDV：左心室舒张末期容积;LVESV：左室收缩末期容积。


审讯	$ñ$	电池类型	交货	定时	主要终点	注释

Losordo [24]	24	CD34⁺	transendo	慢性	改善心绞痛参数	灌注效果不明显
PROTECT-CAD [25]	28	BMMC	transendo	慢性	改善心绞痛参数	改进LVEF和灌注
凡Ramshorst [26]	50	BMMC	transendo	慢性	改善心绞痛参数	改进LVEF和灌注

BMMC：骨髓单个核细胞;LVEF：左室射血分数。

冠心病的自然史可分为急性期(AMI)和慢性期(慢性缺血性心脏病)。在后者中，干细胞治疗已经在(1)缺血性心衰(心室功能不全)和(2)慢性心肌缺血(顽固性心绞痛)亚群中被研究。

对于以恢复收缩功能为临床目标的患者，如终末期缺血性心力衰竭患者或梗死后早期具有收缩潜能的细胞可能是优先考虑的。在这些条件下，自然的肌原性细胞(即，skeletal myoblasts, cardiomyocytes, or any progenitor cell driven down a muscle lineage) appear to be a better first choice. However, on the one hand, formation of new myocardial mass has only been strictly established for embryonic stem cells (ESC), and is a process that has been achieved in very few trials and in small percentages with adult stem cells. And on the other hand, most of the studies after AMI have used bone marrow mononuclear cells (BMMCs) as an easily accessible source of adult stem and progenitor cells.

在条件，其中慢性缺血胜诉的，细胞的血管生成潜力似乎是一种更合理的方法。在这种情况下，BMMC，内皮祖细胞（EPC），血管祖细胞或血液衍生的多能成体祖细胞和间充质干细胞（MSC）可以比前体生肌更好的选择。

3.1。干细胞治疗急性心肌梗死后

一些试验已经评估了AMI后的干细胞治疗，有些结果是积极的，有些则是中性的。当梗死相关动脉恢复通畅时，所有患者均采用冠状动脉内路径，且大多数患者均采用单核细胞比例的骨髓(见表)1)。四大RCT迄今已出版了阳性结果。在BOOST试验[3]，BMMC被证明是6％，以改善梗塞边界区域和全球左心室射血分数（LVEF）左心室（LV）收缩力。然而，只有较大的患者表现为梗死维持在长期随访（18个月）LVEF方面的好处。在REPAIR-AMI试验[4]，BMMC的输注促进在12个月的增加的2.8％LVEF。该FINCELL试验[8]报道BMMC分娩后的5％的LVEF的改进。最后，在REGENT试验[12]，患者BMMC与CXCR4处理⁺/ CD34⁺BMMC显示出在LVEF 3％其中未在对照组中观察到的增加，但这些差异不处理组和对照患者之间显著在6个月的随访。这项试验是由基线LVEF失衡和不完全随访的限制。

在另一方面，三个随机对照试验导致了中性的结果。Janssens等。[五]报道在LVEF BMMC输注后没有变化，但在治疗的患者中观察到的梗塞体积的减少和区域收缩在最大透梗塞例的改进。在ASTAMI试验[6在给药后，观察到对LVEF、LV体积或梗死面积没有显著影响。细胞数量的减少和细胞分离协议的差异被用来解释这些发现。最后，在HEBE试验[11]，2008年在AHA科学会议，在全球或区域LV收缩功能没有变化BMMC后报告和单核从外周血分离的细胞。

到目前为止，冠脉内骨髓单个核输注后没有安全问题已经出现。率较高支架内再狭窄的风险在FINCELL试验没有得到证实[8]并在两个最近的荟萃分析[13，14]。此外，没有试验的报告增加的恶性心律失常的发生率与BMMC [1]。

两项试验已经AMI后使用MSC。Chen等人的研究。[2]证明LVEF的提高和灌注这些细胞的冠脉内注射，但这些结果还没有被复制。野兔等。[15]静脉注射同种异体MSC的AMI后没有更高的MACE率和左室射血分数方面的一些好处。

也正在探索新的类型的细胞中，如脂肪来源的干细胞（ADSC中）（图1)。没有证据可对日期，但与AMI（对APOLLO试行）之后新鲜分离ADSC的冠脉内先入人RCT最近已经完成。

（一个）

（b）中

图1

\times

Autologous adipose-derived mesenchymal stem cells during mitosis (a) and growing in colonies in the 6th day of culture (magnification10，（b）中）。这些细胞是从下良好生产规范（GMP）在我们电池生产单位（医院格雷戈里奥·马拉尼翁，马德里）的条件下，脂肪组织间质血管部分扩大。

另一种治疗AMI后干细胞的方法是使用粒细胞集落刺激因子(G-CSF)从骨髓动员细胞。已经发表了几项随机对照试验，但结果不太令人鼓舞(表)2)。只有三个试验报告阳性结果。在FIRSTLINE-AMI试验[16]中，研究RIGENERA [17]，并且在由高野等人的研究。[18]，观察到在LVEF显著改进。该试验的其余部分呈阴性结果。

最后，MAGIC试验中使用的G-CSF和外周血祖细胞的冠状动脉内注射的组合。在第一个试验中LVEF没有差异，所指出的，并且观察到的增加支架内再狭窄率（G-CSF施用裸金属支架植入之前）19]。然后，研究人员改变了设计和使用的药物洗脱支架。在MAGIC 3-DES试验中，在LVEF方面阳性结果动员和分离的细胞的冠状动脉内注射[后发现20]。

3.2。干慢性缺血性心脏病细胞疗法

3.2.1。缺血性心力衰竭

骨骼肌成肌细胞和骨髓单个核细胞已经在心脏衰竭（HF）患者中使用（表3)。魔术试验[21]，冠状动脉旁路移植术（CABG）手术过程中SM的经心注入，报道了全球或区域收缩没有变化。然而，在高剂量组中观察到的LV舒张末期和收缩末期容积的减少。此外，对室性心律失常的发生率较高趋势指出。迪布等。[22报道与没有表现出同样的顺序，好处在6个月的试用地震（在2008年ACC会议上提出Serruys）SM内膜注射后LVEF的改善和生存能力，在矛盾。

在TOPCARE-CHD试验[23]，BMMC冠状动脉内递送到冠状动脉供给最运动障碍LV区域表现出2.9％的LVEF增加，而祖循环细胞输注和对照没有显示出任何积极的变化。没有主要不良心脏事件（MACE）报告了这项试验。

3.2.2。慢性心肌缺血

晚期患者CAD和血运重建没有进一步的选项（“无选项”患者）也已在干细胞治疗临床试验研究（表4)。使用BMMC或血液源性祖细胞对左室进行机电定位后，经心路完成了三个RCT。Losordo等人[24]研究外周血CD34⁺G-CSF注射后分离的细胞。心绞痛发作频率和运动时间得到改善，但是未观察到对心肌灌注没有明显的影响。在PROTECT-CAD试验[25]，注射BMMC改善心功能分级，锻炼时间，LVEF，壁增厚，以及应力诱导的灌注缺损。最后，范Ramshorst等。[26报道更好LVEF，心肌灌注，心绞痛功能分级，运动能力和生活质量BMMC给药后。

ADSC也在这类患者中进行了研究。精确试验是一项前瞻性、双盲、RCT试验，随机抽取27名不能进行血运重建且左室功能不全的终末期冠心病患者，以3:1的比例接受新鲜分离的ADSC或安慰剂治疗。经NOGA XP传递系统(BDS, Cordis Corporation, Johnson and Johnson)左室电机械映射后，经心内注射传递细胞(图)2），和结果仍在等待出版。

4.未来的干细胞疗法临床试验的设计关键问题

4.1。伦理问题

正如任何新的医疗干预，用干细胞治疗有需要新的治疗方法和有关的程序的安全性和有效性严谨的科学证据之间的道德二分法。

由于其高度创新性，干细胞治疗应着眼于减少风险，并提供疗效和安全性的有力证据。在这种情况下，基本道德要求，包括对收益和风险的受试者可接受的平衡，知情和自愿的同意和公平的选择[27]。With transplantation of pluripotent cells (i.e., ESC and induced progenitor cells), additional safeguards are warranted because of the innovative nature of these treatments, differences between animal and human physiology, limited experience with these cells in humans, and the high hopes of desperate patients for whom no alternative effective treatment currently exists.

一些特定的伦理建议已经给出了RCT干细胞[27]。它们包括以下。（1）阶段I-II期临床试验应报名参加大病晚期，如晚期或难治性疾病的人，但不是病得很重，他们在大大增加风险的不良事件。（2）使用适当的对照组，以评估治疗的积极效果，并将罪责归于任何使用细胞治疗的MACE。然后，在试验结束时，如果结果显示短期疗效(“交叉”)，干细胞可以提供给对照组。（3）使用临床意义的终点（见下文，第4.5)。（4）协调科学和伦理审查，判断治疗的潜在临床益处和评估科学证据来审判，其中包括安全性和剂量验证的原理和临床前数据。（5）验证参与者清楚地了解审判的特点。由于全面的知情同意书不得阻止有关试验的误解，更多的信息应给予这些患者显著的误解。参与者应该明白，研究人员可能不知道干细胞治疗是否会是有益的，是动物研究可能无法在预测人类细胞的影响，而且可能会出现意外的不良事件。（6）确保公布结果，即使是负面的。为了病人、研究人员和赞助者的利益，阴性结果不能被拒绝发表。

4.2。病人的选择和交付方法

大AMI患者、基线LVEF和卒中容量严重降低的患者，或梗死范围跨壁的患者，在接受BMMC治疗后获益最大[1]。相反，患者的微血管阻塞可能不是细胞内滴注回应。因此，在进行RCT前病人的选择必须考虑到患者的病情和基线特征的病理生理基础。举例来说，这是众所周知的，年龄，心血管危险因素，和以往的心脏衰竭有潜力和细胞的功能能力产生负面影响。

在另一方面，新法接生的探索是强制性的，由于细胞保留，移植和生存与管理本路线心肌率低。新设备包括transcoronary动脉注射到血管周围的空间，在经心内膜注射针的设计改进，并且不同的成像技术来更精确的递送融合（即，X射线/配合使用的LV电解剖图MRI套）。

4.3。主机组织和细胞相关问题

心血管修复的两个主要决定因素是干细胞和损伤心肌组织，这些细胞在其中被传递。两者都在确定治疗效果方面发挥着核心作用，而了解分子/细胞变化以及它们之间的相互作用在设计新的RCT时至关重要。

AMI后，如果血流没有迅速恢复，细胞死亡和心肌坏死是确定的。这激活补体级联与自由基及细胞因子产生其募集白细胞和发起的炎症反应。炎症，同时潜在地有害的存活心肌细胞，有必要清除碎屑（坏死细胞的清除率）和协调下游愈合事件。慢性炎性细胞如巨噬细胞和肥大细胞分泌细胞因子和生长因子，这反过来激活的成纤维细胞增殖和胶原蛋白合成，瘢痕替换心肌细胞损失的主要组成部分。新血管形成还通过生长因子从炎性细胞中释放的刺激。疤痕重塑可能持续几个月到几年，这取决于初始缺血事件的程度[33]。

LV重塑，定义为AMI后在壁结构，腔室的几何形状，和泵功能的变化，主要是由细胞外基质（ECM）的变化。心脏ECM不仅支撑和对齐心肌细胞，从而保持由肌节缩短转换为肌肉收缩力的基本机械关系，但也有信令功能。实际上，ECM是存储仓库对生长因子，激素和细胞因子，和用途整与细胞[通信33]。心肌缺血后，由于炎症和内源性细胞释放基质金属蛋白酶(MMP)和细胞因子，这些功能都丧失了。MMP降解细胞外基质，分离整合素，并刺激修复性纤维化。细胞因子如肿瘤坏死因子(肿瘤坏死因子-）和类似的IL-1和IL-6白细胞介素诱导MMP合成和涉及的左心室功能障碍的发展，肺水肿，内皮功能障碍，和心肌细胞凋亡[34]。

这些构成心肌梗死愈合增殖阶段的细胞和信号转导过程影响和决定移植干细胞的命运。缺血心肌对干细胞构成了一种炎性的敌对环境，缺乏营养和氧气，缺乏来自ECM和细胞间相互作用的生存信号。事实上，它们中只有一小部分能在如此不利的条件下生存下来。然而，一些研究表明，某些植入的干细胞可以改善或抵消这种情况。心肌梗塞后EPC心肌内移植可诱导心肌内血管生成、抗凋亡和趋化因子显著且持续升高，这些因子在移植细胞和宿主细胞中均有上调。，vascular endothelial growth factor-A [VEGF-A], fibroblast growth factor-2 [FGF-2], angiopoietin-1 [Ang-1], angiopoietin-2 [Ang-2], placenta growth factor [PIGF], hepatocyte growth factor [HGF], insulin-like growth factor-1 [IGF-1], platelet-derived growth factor-B [PDGF-B], and stromal cell-derived factor-1 [SDF-1]) [35]。这些体液因子提供新血管形成和修复或缺血心肌的再生的附加有利环境。此外，存在心脏和由可以改善这种治疗效果体液介导的效果骨髓之间的串扰：它已被证明，EPC移植进一步动员内源性BMMC进入外周循环，招募他们到缺血心肌[35]。

有考虑到这些因素，研究新的生产线正在制定，以改善缺血心肌细胞的存活率，在两者之间1]有以下几种。（1）心肌的预处理，以保持更高数量的细胞：低能量冲击波，在冠状循环微泡的超声介导的破坏，和体外冲击波治疗已被证明增加EPC，BMMC，和MSC的保持。最后，这些技术正在发生在Cellwave试验临床试验。（2）趋化因子的激活或增加以吸引细胞到受损区域:高迁移率组box-1 (HMGB-1)、SDF-1或其受体CXCR4，整合素和内皮型一氧化氮合成酶可被激活以增加不同类型的干细胞（即，祖血细胞，EPC）的归巢的速率。

关于给予心肌干细胞，其功能活动受年龄和心血管危险因素决定的。因此，未来阶段II-III RCT将探索小区增强战略旨在提高他们的治疗潜力。几种策略目前正在调查[1]。（1）患者用药物刺激细胞潜力预处理：他汀类药物，罗格列酮和一氧化氮合酶增强AVE9488可以提高迁徙，侵入，和新生血管EPC的能力。（2）策略，以延长细胞生存：中，使用生长因子的组合，以刺激心肌细胞的基因的表达在MSC它们之间（目前正在在C-CURE试验临床调查），使用热休克，以增加单元的电阻外界环境压力，并与热休克和存活因子鸡尾酒ESC衍生的心肌的预处理，正在探索。（3）Genetic modification of the cells prior to administration: overexpression of antiapoptotic genes or genetic manipulation to maintain cell’s functionality (i.e., capacity to secrete paracrine mediators, to connect with host myocardium, or to differentiate into specialized cardiac cell types) can be achieved through genetic cell engineering.（4）细胞和生物材料的联合注射：支架内BMMC封装（心外膜贴片）或肽纳米纤维表示另一个策略，需要进一步调查。

4.4。作用机制

现在，据信干细胞疗法可能导致成功的心脏再生或修复由任何或三个主要一般机制的组合（图3）: (1) differentiation of the administered cells into all of the cellular constituents of the heart (i.e., cardiomyogenesis and vasculogenesis processes), or, less probably, fusion of the administered cells with those, (2) release of factors capable of paracrine signaling from the administered cells, and (3) stimulation of endogenous repair by injected cells, through stem cell cardiac niches activation [36]。

图3

Proposed mechanisms of stem cell function after homing into the damaged heart. Note that differentiation processes and paracrine effects activate a cascade of events that interact actively to create new blood vessels and cardiomyocytes, with the final objective of functional cardiac repair. CSCs: cardiac stem cells.

4.4.1。心肌发生和血管

而在BMMC的十年（反）分化成心肌细胞的开始的经典研究中，平滑肌细胞和内皮细胞推测可能是导致从干细胞治疗导致的心脏复苏的主要机制，这一现象已被证实在最近的研究中低比例。关于给予的细胞与宿主心肌者的细胞融合，迄今几乎没有证据支持这一假设。

4.4.2。旁分泌行动

鉴于分化的争论仍在进行，并且新生成的心肌细胞和血管的数量过低解释显著功能上的改进，旁分泌假说目前被认为是最合理的。按照这个思路，干细胞的功能性利益可能与可溶性因子的分泌，在旁分泌作用的方式，保护心脏，衰减病理左室重构，促使新生血管形成，促进再生[37]。BMMC和MSC已经被广泛研究，并证明产生和分泌的广泛多种细胞因子，趋化因子和生长因子的，它们之间的VEGF，FGF，HGF，IGF，肾上腺髓质素，胸腺素4（TB4），SDF-1，PDGF，和血管生成素。这些旁分泌调解员表示/在时间和空间的方式发挥取决于损伤后的微环境不同的影响释放。此外，这些释放的因子可能对干细胞本身的生物学[自分泌行动37]。

旁分泌的因素可能会影响邻近的细胞，并通过多种机制发挥其作用，包括下文。（1）心肌保护：MSC和BMMC在缺血性环境释放细胞保护分子，其增加心肌细胞存活（VEGF，FGF，HGF，IGF-1，TB4，SDF-1，PDGF，和IL-1）。（2）新生血管：骨髓单个核细胞，MSC和EPC可以引起血管结构。导致血管生成和动脉生成的分子过程涉及介质例如一氧化氮，VEGF，SDF-1，FGF，HGF，血管生成素和。（3）心脏重塑：由移植的干细胞释放可改变ECM旁分泌因子（即，抑制心脏成纤维细胞增殖和I型和III胶原合成），从而导致更有利的AMI后重塑和加强梗塞疤痕。干细胞（MSC）也可以产生限制局部炎症的分子，从而减少重塑过程。（4）心肌收缩力和代谢：它已经证明干细胞疗法的限制梗塞尺寸并防止左心室功能障碍。在另一方面，MSC和BMMC分泌性肌力因素（即，IGF-1），其正调节细胞收缩性，并且这些细胞衰减心肌梗死的边缘区中发现的生物能深刻异常。（5）心脏再生：正如我们所看到的，分化和细胞融合与本地发生的心肌干细胞给药后非常低的利率。因此，现在认为外源干细胞移植可以激活驻留心脏干细胞（CSC）和/或经由旁分泌作用刺激心肌细胞的复制。通过BMMC，MSC，和EPC，包括HGF，SDF-1，VEGF，和IGF-1分泌的因子，增强增殖，动员，分化，存活和功能CSC或心肌干细胞小生境的甚至恢复。

4.4.3。内源性修复

最后，克隆和自我复制的内源性csc已经从人类心脏中分离和培养出来。这些位于心脏干细胞龛的csc具有分化为内皮细胞、平滑肌细胞和心肌细胞的能力。虽然这些细胞在任何类型的损伤后都不能完全修复心肌，但它们可以被心外传递的细胞激活。因此，给药的异基因间充质干细胞参与维持干细胞龛位，通过细胞间的相互作用(除了旁分泌效应)，不仅可以恢复失去的细胞成分(分化)，而且这些龛位具有持续的、可调控的自我复制能力[36]。

4.5。端点

在RCT端点可以在硬盘和替代划分。前者包括临床终点，如生存，无病生存期或改善与疾病相关的功能目标的措施，并且是可以改变医疗实践和本准则的人。后者被定义为用于替代与临床意义的端点参数或体征，生命或死亡[的质量测量38]。换言之，它们是中间标记物（即，实验室测量），或可以替代用于比较具体的干预或治疗的目的，“真”响应端点变量。具体而言，这样的响应变量具有用于这种时候删值研究受试者提供真实端点发生时间的一些其他信息。

硬或临床终点与预后和生存直接关系。它们包括全因死亡，心源性死亡，再梗死，需要进一步血运重建，再住院因心脏衰竭和中风，采取单独或组合（复合）端点。干细胞疗法将加入谱治疗心血管疾病，只有当它能够确认到提高生活和生存时间质量及其对这些参数的影响，精确和准确的证据。事实上，临床变量必须总是在大未来III期随机对照试验的主要终点。

已经探索了硬终点干细胞的效果的唯一试验已经在REPAIR-AMI试验[4]和BALANCE试验[39]。这两项研究都没有通电检测这种参数的不同（他们被认为是次要终点），而后者甚至没有随机的。在REPAIR-AMI试验死亡，再发心肌梗死或需要血运重建的累计终点的BMMC组与12个月后安慰剂组相比显著降低。同样，死亡，心肌梗死和住院心脏衰竭的联合终点也减少。在天平的研究中，AMI后BMMC转移用5年的随访后的死亡率显著下降有关。此外，在两个大荟萃分析[13，14]，也有报道对骨髓单个核细胞的死亡，再梗死和再住院心脏衰竭有益效果的趋势。

话虽如此，替代终点已与干细胞治疗RCT的必需品，因为样本量要求有统计力量来检测在这些研究中死亡率的差异是不现实的[40]。由于这个原因，尽管它们已经在I期研究中用于做更小更短的试验，但它们不应该成为II-III期RCT的主要终点。

作为替代终点参数，以评估在缺血性心脏疾病存活的干细胞疗法的效果必须满足三个条件：（1）必须与生存密切相关，（2）改变了参数必须反映预后的变化，（3）必须有一个病理生理基础考虑到这两种关系[41]。因此，存在已被用作替代终点若干变量，基本上成像（代谢，灌注，和收缩性参数）和实验室测量。

4.5.1。成像参数

许多临床研究中对心脏疾病的替代终点的使用成像技术获得的参数，是LVEF最常用的。由于样本大小取决于待测量的替代终点的标准偏差（其变化根据成像技术的可变性），较高的一个给定的技术，可变性越小，的空间和时间分辨率，特别是如果量化是自动[38]。因此，在干细胞RCT中量化左心室射血指数的技术选择是磁共振成像(MRI)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)和超声心动图。同样的技术是评价局部收缩性(壁运动评分指数)的理想方法。较不准确的工具包括简单的超声心动图、计算机体层摄影和脑室造影术。

但是，如果研究中谁曾AMI患者中进行，它是计算梗死面积和厚度以及梗塞壁增厚至关重要。为此，MRI（钆通过序列的延迟增强）和SPECT是最好的工具。如果患者压下LVEF被包括，我们应该使用成像技术适当地测定LVEF和心室收缩末期和舒张末期容积（即，MRI和超声造影）。

最后，如果研究组由没选择的患者，成像技术应采用的是适当地评估心肌灌注（即，MRI和SPECT）。在缺血性心脏疾病代谢的所有阶段都可以通过正电子发射断层扫描（PET）的组合正是研究了SPECT数据，但MRI也提供了相关信息。

另一个更实验替代参数包括钆微循环的评估延迟增强，与应力（多巴酚丁胺）性肌力响应MRI，血管发生和动脉生成（钆的第一通）的评估，和代谢功能的新技术，如检测高的-Energy磷酸盐代谢和血液的氧张力测定使用血氧水平依赖（BOLD）MRI [40]。同样，在所有这些变量MRI起着核心的作用。

然而，尽管有这些强大的成像设备，目前的干细胞疗法(rct)仍然局限于不能在细胞水平上进行成像和跟踪细胞的命运(最常用的是放射性核素、MRI和报告基因技术)。因此，分子成像(使用MRI、PET、SPECT、计算机断层扫描和超声心动图)的发展和细胞水平上的更好技术，使得三维成像成为未来临床应用的必要条件[42]。最后，很显然，只有与硬临床终点（即心源性死亡，再梗死，再住院，血运重建和卒中）RCT将明确建立干细胞治疗缺血性心脏疾病中的作用。在这方面，我们不能忘记，成像不能提供临床结果数据的替代品。

4.5.2。实验室参数

几个实验室测量已被用作干细胞疗法RCT的代理人。炎症，心肌损害和心脏衰竭的标记是最常用的。在它们之间，C-反应蛋白（CRP），肌酸磷酸激酶（CPK），T和I肌钙蛋白，和probrain钠尿肽（BNP前体）是普遍可用的。细胞因子如白细胞介素，和生长因子也被使用。

4.6。跟进

另一个关键点是最后的随访。长期随访应该在干细胞疗法进行，并规定在所有RCT协议，以精确定义的程序（即肿瘤发生，再狭窄，晚期不良事件）的安全性。

4.7。欧洲心脏病学会对今后的审判工作队的共识：下一个路线

欧洲心脏病学会干细胞和心脏修复工作队成立于2006年，调查和调节祖的角色/干细胞治疗心血管疾病的治疗。这几乎是四年前，这组的专家和意见领袖表示需要研究的类型[43]。（1）另外大，双盲，对照的RCT对急性心肌梗死的治疗中使用自体骨髓单个核细胞的。患者群体应12小时AMI的之内的所有这些呈现和即时处理血运重建，不论是伯血管成形术或纤维蛋白溶解。（2）双盲对照RCT应用自体BMMC治疗晚期AMI (12小时）或谁不回应治疗“救市”成形术（候选人）。虽然，这些基团可以代表所有急性心肌梗死患者的一小部分，其预后仍然很差。（3）双盲，对照的RCT对缺血性心脏衰竭的治疗中使用自体骨髓单个核细胞或SM的。在某个阶段，在心肌病的治疗自体造血干/祖细胞的作用（尤其是扩张型心肌病），就需要进行检查。（4）一系列精心设计的小的研究，以解决安全或机制来测试特定的假设（即，研究与标记的细胞或调查旁分泌或自分泌机制）。这样的假设会从基础科学实验的兴起。（5）研究以证实细胞因子的使用单独的风险/利益比（即，G-CSF）或与干细胞/祖细胞疗法结合。

该工作组还强调，必须与硬临床终点，MACE，主观利益和经济利益[研究43]。另一个关键点是标准化的，无论是在结果的措施和细胞的处理（以下药品生产质量管理程序例程专业中心更好地实现），以便得出有意义的比较。由于这些试验将需要包括成千上万的病人，他们应该是多中心的，理想的泛欧洲。这个新阶段III大规模试验的一个例子是由Zehier在法兰克福组进行的RCT中，将注册高达1200名患者广泛AMI（LVEF40％）和心脏死亡，再梗死和再住院的组合初级端点因心脏衰竭。在另一方面，专责小组指出，随着BMMC小非对照试验应尽量避免，因为他们不可能添加任何新的领域。

最后，心肌细胞疗法的下一个方向包括哪些如下。（1）生物活性分子的阵列是由干细胞，其已经被证明诱导新血管形成，调节炎症，纤维化，心脏代谢，和收缩力，增加心肌细胞增殖和激活驻留干细胞分泌的研究。这种骨髓单个核细胞，MSC或EPC的“secretomes”的详尽分析，将导致细胞的作用机制，更好的低估和一个假设基于蛋白质的疗法（现成的，货架，非侵入性的，系统性的，和重复行政）。（2）使用不同来源的多能干细胞，如ESC，精原干细胞和卵母细胞。通过逆转录病毒转导将成年细胞(皮肤成纤维细胞)重新编程为多能状态的可能性开启了一个新时代[44，45]。这些“诱导多能干细胞”（IPSS）显示ESC的特性，并且可以分化为心肌细胞。新的逆转录病毒载体，甚至非病毒载体已经被开发来降低突变的风险，并有自杀基因的细胞进行遗传修饰已经提出，以减少肿瘤形成的风险。（3）用洗涤剂脱去角质后的生物人工心脏的创建，潜在的细胞外基质(心脏结构)的保留，以及干细胞的重新聚集[46]。然后，“脱细胞”心脏可以被重新植入心脏干细胞或EPC，在动物模型上显示出收缩活动。这种组织生物工程的新方法开启了心血管医学的迷人时代。

5。结论

虽然好坏参半的结果已经从心血管内科第一干细胞治疗RCT出现，整体数据表明，这些程序在急性缺血性心脏疾病的慢性场景可行性和安全性。阶段I-II RCT之后，很显然，AMI后骨髓单个核细胞转移对改善左室收缩功能超出了可以通过当前的介入和药物治疗来实现复苏的潜力。在慢性缺血性心脏疾病，SM和BMMC已经证明，以改善心肌灌注和收缩性能。

新类型的细胞（包括ADSC和iPS），交付和成像方法的改进，战略，增强细胞潜能或改善心肌微环境促炎和生物人工肝心中的创作是在不久的将来研究的主要新方向。

最后，大规模，III期，双盲，对照的RCT下正在开始严格的安全标准，以证明明确的临床益处，包括改善生存进行。这些试验将明确建立干细胞疗法的有效性，提高临床疗效，证实心脏再生疗法的真正潜力。

利益冲突

作者都不具有的利益申报冲突。

致谢

作者感谢西班牙合作心血管疾病研究网络（RECAVA，红Temática德InvestigaciónCOOPERATIVA EN Enfermedades Cardiovasculares）和西班牙细胞疗法研究网络（TERCEL，红Temática德Terapia Celular从研究所德Salud的卡洛斯三世，ISCIII）为他们的赞助。他们还赞赏欧洲社会工作队的成员的努力。他们也想感谢科研护士（玛丽亚何洛伦佐，亚历山德拉巴斯克斯和露西亚·费尔南德斯）和安娜·费尔南德斯 - 巴扎她的工作，热情和宝贵帮助。

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