脊髓損傷（SCI）作為一種嚴重的中樞神經(jīng)系統創(chuàng )傷，給患者帶來(lái)了巨大的身心痛苦和社會(huì )負擔，嚴重影響患者的生活質(zhì)量。目前，盡管醫學(xué)在不斷進(jìn)步，但有效的治療方法仍極為有限，患者的功能恢復情況往往不盡人意。

目前，盡管人們正在研究各種治療策略，但尚無(wú)完全有效的脊髓損傷 (SCI) 治療方法。2019年，全球有90萬(wàn)例SCI病例和2060萬(wàn)例SCI病例，這對全世界的醫療保健提出了重大挑戰。SCI的經(jīng)濟負擔巨大，包括直接醫療費用以及因生產(chǎn)力和生活質(zhì)量下降而造成的間接損失。

治療方法可分為幾個(gè)主要領(lǐng)域：細胞療法、康復策略和生物材料應用。在細胞療法中，間充質(zhì)干細胞 (MSCs) 是研究最廣泛、臨床測試最多的細胞類(lèi)型，以其抗炎特性和促進(jìn)血管再生的能力而聞名。然而，它們分化為神經(jīng)細胞的能力有限仍然是一個(gè)重大缺點(diǎn)。

誘導神經(jīng)干細胞移植治療脊髓損傷的現狀和未來(lái)

近期，發(fā)表于《韓國神經(jīng)創(chuàng )傷雜志》的一項有關(guān)誘導神經(jīng)干細胞移植治療脊髓損傷的研究表明[1]，誘導神經(jīng)干細胞移植作為一種具有創(chuàng )新性的治療策略，有望突破現有治療困境，為脊髓損傷患者帶來(lái)新的生機。

本文將對誘導神經(jīng)干細胞移植治療脊髓損傷的現狀進(jìn)行全面梳理，并對其后續發(fā)展的關(guān)鍵方向進(jìn)行深入探討。

神經(jīng)干細胞的獲取來(lái)源及功能特性

神經(jīng)干細胞 (NSC) 的移植具有巨大的治療潛力，有助于恢復和替換受損的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )，從而治療各種神經(jīng)發(fā)育、神經(jīng)退行性和神經(jīng)創(chuàng )傷性疾病。最初的重點(diǎn)是探索NSC的獲取，同時(shí)考慮這些細胞的來(lái)源和有效移植所需的劑量。

目前，獲取NSC的主要來(lái)源有三種：從原發(fā)性中樞神經(jīng)系統 (CNS) 組織直接提?。▉?lái)自胎兒或成人大腦來(lái)源）、多能干細胞分化和從體細胞轉分化。

iNSC代表了細胞療法的重大進(jìn)步，因為它可直接從體細胞進(jìn)行重編程。這一過(guò)程通過(guò)引入Sox2、Brn2和Foxg1等特定轉錄因子實(shí)現，繞過(guò)了多能狀態(tài)，比傳統的誘導性多能干細胞 (iPSC) 更具優(yōu)勢。直接轉化方法降低了致瘤性風(fēng)險，同時(shí)保持了所需的NSC特性（圖1）。

誘導神經(jīng)干細胞的功能特性

• 多能性：能分化為神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞，有自發(fā)細胞內鈣信號傳導，可發(fā)育成功能成熟神經(jīng)元。
• 分化調控：分化過(guò)程受Wnt/β-catenin通路和滋養層糖蛋白水平嚴格調控。
• 整合能力：成功移植分化后，與宿主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )出色整合，分化細胞填充受傷區域病變腔，與宿主組織建立功能性突觸，創(chuàng )建新神經(jīng)回路，軸突可從損傷部位向頭側和尾側延伸約6厘米至脊髓上部結構，對脊髓損傷恢復重要。?

誘導神經(jīng)干細胞的意義與應用成果

• 意義：iPSC的發(fā)現是再生醫學(xué)和生物學(xué)研究的突破性進(jìn)展，使成人體細胞轉化為NSC，推動(dòng)該領(lǐng)域廣泛研究。
• 應用成果：將iPSC衍生的NSC移植到SCI動(dòng)物模型，細胞存活率提高、組織保存并分化為神經(jīng)元，因軸突髓鞘再生和脊髓內神經(jīng)營(yíng)養因子水平提高，實(shí)現功能恢復。

誘導神經(jīng)干細胞類(lèi)型的分類(lèi)

根據來(lái)源和生成方法，iNSC可分為3大類(lèi)。

第一類(lèi)：直接轉分化的iNSC

• 生成方式：由體細胞（如成纖維細胞或外周血單核細胞）通過(guò)強制表達特定轉錄因子生成。
• 優(yōu)勢：生成時(shí)間快、腫瘤形成風(fēng)險低，是臨床應用的有希望選擇。
• 臨床潛力：特別適合治療SCI，能有效分化為神經(jīng)元譜系，與宿主神經(jīng)元形成功能性突觸，具有免疫調節特性，支持內源性組織再生且不誘導腫瘤形成。

第二類(lèi)：iPSC衍生的NSC

• 生成方式：通過(guò)中間多能狀態(tài)，使用OSKM因子（Oct3/4、Sox2、Klf4 和c-Myc）創(chuàng )建。
• 特點(diǎn)：可產(chǎn)生高細胞產(chǎn)量，但因分化后可能殘留未分化細胞，引發(fā)對致瘤性的擔憂(yōu)。

第三類(lèi)：直接從CNS組織分離的NSC

• 來(lái)源：直接從CNS組織分離，是神經(jīng)祖細胞的天然來(lái)源。
• 局限性：面臨可及性受限和可擴展性低的實(shí)際限制，阻礙廣泛應用。

神經(jīng)干細胞移植后的宿主組織反應

脊髓損傷后宿主組織對移植的iNSCs的反應表現出復雜和多方面的過(guò)程。受損脊髓組織的主要反應包括：在初始階段，損傷部位出現有害的細胞過(guò)程。

其誘導神經(jīng)干細胞引發(fā)的主要促進(jìn)恢復反應有：

• 調節神經(jīng)膠質(zhì)疤痕形成：iNSC減少疤痕基質(zhì)積累，促進(jìn)長(cháng)距離軸突生長(cháng)和神經(jīng)連接。
• 調節炎癥反應：在急性和慢性期，iNSC通過(guò)改變炎癥介質(zhì)（如腫瘤壞死因子）表達，影響小膠質(zhì)細胞和浸潤免疫細胞的激活、動(dòng)員和極化。
• 重建神經(jīng)回路：iNSC有助于重建受損脊髓內神經(jīng)回路，恢復與脊髓上通路的連接。

反應結果：上述宿主組織反應使得運動(dòng)和感覺(jué)功能顯著(zhù)改善。此外，SOX9基因表達降低的人類(lèi)神經(jīng)干細胞（hNSC）與宿主組織整合增強，分化為運動(dòng)神經(jīng)元趨勢增強，進(jìn)一步支持功能恢復。

誘導神經(jīng)干細胞移植的時(shí)機要點(diǎn)及重要性

研究脊髓損傷中iNSC移植的動(dòng)物研究表明，在各種損傷階段，iNSC的治療效果都十分理想。在所有治療階段，患者都觀(guān)察到了顯著(zhù)的功能改善。

誘導神經(jīng)干細胞移植效果及最佳時(shí)機

• 治療效果：動(dòng)物研究表明，在脊髓損傷的各種損傷階段移植iNSC，患者均有顯著(zhù)功能改善。
• 最佳治療期：亞急性期（損傷后3-14天）移植iNSC是最佳治療期，較高劑量（≥1×10?個(gè)細胞）且通過(guò)病灶內移植效果更佳。

組織病理學(xué)分析：證實(shí)iNSC移植細胞植入成功，細胞遷移至病變部位前后端區域，優(yōu)先分化為少突膠質(zhì)細胞，減少星形膠質(zhì)增生，增強組織保存并促進(jìn)髓鞘再生。

神經(jīng)干細胞移植時(shí)機的重要性

• 急性期優(yōu)勢：在神經(jīng)膠質(zhì)瘢痕屏障形成前的急性期注射細胞，可能更有效修復受損神經(jīng)回路。
• 亞急性期優(yōu)勢：在脊髓損傷的急性、亞急性和慢性階段中，亞急性期被認為是移植最有效窗口，成年大鼠鞘內移植MSC實(shí)驗確定損傷后7-9天為最佳時(shí)機，大量研究證明亞急性SCI干細胞移植治療有效，并據此開(kāi)展人類(lèi)臨床試驗。
• 慢性期挑戰：慢性期治療研究相對較少，慢性損傷脊髓微環(huán)境復雜，瘢痕形成阻礙移植細胞植入，極難再生，需制定創(chuàng )新策略增強慢性期細胞移植效果，還需更多臨床前研究確定最佳時(shí)機。

當前研究局限性：慢性期治療研究少，需在更嚴重損傷模型中研究，強調標準化實(shí)驗方案和提高動(dòng)物研究質(zhì)量以促進(jìn)臨床轉化。

神經(jīng)干細胞移植治療脊髓損傷的給藥途徑（鞘內、病灶內、靜脈注射）

給藥途徑是細胞移植中需要考慮的一個(gè)關(guān)鍵因素。在脊髓損傷的背景下，已經(jīng)探索了三種主要的注射方法：鞘內注射、病灶內注射（即脊柱內注射）和靜脈注射。

鞘內注射方法將干細胞輸送到蛛網(wǎng)膜下腔，具有幾個(gè)顯著(zhù)的特點(diǎn)。這種方法是通過(guò)腰椎穿刺進(jìn)行的微創(chuàng )方法，并且可以廣泛分布，因為腦脊液循環(huán)有助于干細胞擴散到包括損傷部位在內的廣泛區域。它還具有很高的重復給藥潛力，并且相對安全。

相比之下，病灶內移植是將干細胞直接植入受傷的脊髓區域。這種方法的主要特點(diǎn)包括精準定位，因為干細胞可以直接輸送到受損部位，并且由于直接植入，植入率高，從而支持更顯著(zhù)的細胞存活。然而，它需要手術(shù)入路，因此是一種更具侵入性的手術(shù)。

從細胞存活和分布來(lái)看，病灶內移植具有更高的細胞植入率。實(shí)驗研究表明，病灶內移植后每個(gè)高倍視野平均有25.6-26.7個(gè)細胞存活，而鞘內注射平均只有20.6個(gè)細胞存活。

關(guān)于時(shí)間和頻率，研究表明，受傷后開(kāi)始治療的時(shí)間越短，干細胞注射頻率越高，功能恢復的可能性就越大。兩種方法都具有共同的治療機制，包括神經(jīng)元修復或替換、神經(jīng)營(yíng)養因子分泌和抑制局部炎癥反應，如前所述（表1）。

鑒于以上觀(guān)點(diǎn)我們總結了神經(jīng)干細胞移植治療脊髓損傷的臨床治療方法選擇要點(diǎn)

選擇考慮因素：選擇臨床治療方法時(shí)，需考慮損傷的急慢性性質(zhì)、輸送細胞數量（幾萬(wàn)到數百萬(wàn)）以及是否使用免疫抑制劑等因素。

鞘內注射與病灶內移植選擇建議

• 病灶內移植：當需要精確靶向受損部位且追求高細胞存活率時(shí)，病灶內移植是較好選擇。
• 鞘內注射：若需要重復給藥，或期望采用侵入性較小的方法，鞘內注射更為合適。

靜脈注射的研究成果

• 行為與生理改善：Nishimura等人研究發(fā)現，靜脈注射 hNSC的動(dòng)物出現行為改善、電生理恢復。
• 對損傷部位的積極影響：此類(lèi)動(dòng)物還表現出神經(jīng)膠質(zhì)瘢痕形成減少、神經(jīng)纖維保存，表明細胞可存活、增殖并遷移到病變部位。
• 方法認可：Osaka等人也支持靜脈輸送細胞作為一種具有顯著(zhù)治療潛力的微創(chuàng )方法。

未來(lái)研究方向：需進(jìn)一步研究確定最佳給藥途徑。微創(chuàng )方法雖降低手術(shù)風(fēng)險，但可能影響治療效果。在臨床前研究中充分調查這些因素，對找到安全性與有效性之間的最佳平衡至關(guān)重要。

干細胞治療脊髓損傷的臨床試驗

對SCI干細胞療法的全面回顧，為其治療潛力提供了重要見(jiàn)解。

• 2024年干細胞治療脊髓損傷最新研究進(jìn)展：邁向治愈的堅實(shí)一步

2024年，《世界移植雜志》發(fā)表了一篇“干細胞移植治療脊髓損傷的現狀及未來(lái)前景”的研究表明，在對66項臨床研究（涉及1,086名患者）的系統分析顯示，頸椎損傷最為普遍（42.2%），其中骨髓干細胞是主要使用的細胞類(lèi)型（占研究71.1%）

這些試驗的臨床結果顯示出不同程度的成功。對53項研究（包括21項臨床試驗）的系統回顧表明，美國脊髓損傷協(xié)會(huì )損傷量表 (AIS) 等級持續改善，感覺(jué)評分增強，但運動(dòng)功能改善仍然相對溫和。

2023年，《國際分子科學(xué)雜志》發(fā)表了一篇“創(chuàng )傷性脊髓損傷的間充質(zhì)干細胞治療：系統評價(jià)”的研究綜述，該綜述研究的結果一致表明AIS（ASIA損傷量表）等級、感覺(jué)評分以及（在較小程度上）運動(dòng)評分均有所改善。

其中該項綜述所涉及的臨床試驗，大多數是I/II期試驗，采用直接手術(shù)植入或注射到脊髓或腦膜下腔。一般干細胞試驗和iNSC特定研究的安全性概況普遍良好，大多數不良事件都是輕微和短暫的。

近年來(lái)，研究發(fā)現iPSC衍生的神經(jīng)干細胞療法已成為一種前景廣闊的方法。

臨床前研究已證明了幾種關(guān)鍵的療效機制，包括提高存活率和成功分化移植的人類(lèi)誘導多能干細胞衍生的神經(jīng)干細胞/祖細胞（hiPSC-NS/PCs）。

2021年，日本東京利用hiPSC-NS/PCs治療亞急性SCI的首次人體臨床試驗已經(jīng)啟動(dòng)，標志著(zhù)該領(lǐng)域的一個(gè)重要里程碑。

然而，研究NSC治療SCI患者的臨床試驗數量有限。令人鼓舞的是，幾項研究報告了SCI患者在NSC移植后既有手術(shù)安全性，又有一定程度的功能恢復。盡管如此，由于樣本量較小，而且大多數試驗僅包括亞急性期（傷后1周至6個(gè)月）和慢性期（傷后6個(gè)月以上）的患者，因此確定NSCs的療效，尤其是對急性期SCI的療效，仍具有挑戰性（表2）。

未來(lái)展望

該領(lǐng)域目前面臨的挑戰包括需要標準化方案、優(yōu)化給藥方法以及建立更大規模的對照試驗。干預時(shí)機似乎至關(guān)重要，亞急性期和慢性期的療效水平不同。最近的創(chuàng )新集中在組合方法上，特別是將hiPSC-NS/PC移植與康復訓練相結合，與單一治療方法相比，這種方法顯示出更好的治療效果。

該領(lǐng)域仍在繼續發(fā)展，重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)將細胞療法與康復方案和生物工程方法相結合的綜合治療策略。未來(lái)的方向是需要更嚴格的試驗設計和更長(cháng)的隨訪(fǎng)期，以更好地評估長(cháng)期安全性和療效。

結論

總之，誘導神經(jīng)干細胞移植的應用為治療脊髓損傷帶來(lái)了希望，在神經(jīng)再生、宿主組織整合和功能恢復方面顯示出潛力。然而，挑戰依然存在，包括需要標準化方案、優(yōu)化細胞給藥途徑以及進(jìn)行更大規模的臨床試驗來(lái)驗證研究結果。

最近在綜合療法方面取得的進(jìn)展，如結合康復訓練和生物材料，顯示出提高iNSC療效的潛力。有必要繼續開(kāi)展研究，以完善這些策略，解決長(cháng)期安全性問(wèn)題，使基于 iNSC的有效療法更接近SCI患者的臨床現實(shí)。

參考資料：

[1]:Jung JW, Jeong JH, Ko MJ, Lee BJ, Kwon WK, Jeon SR, Lee S. Induced Neural Stem Cell Transplantation in Spinal Cord Injury: Present Status and Next Steps. Korean J Neurotrauma. 2024 Dec;20(4):234-245. https://doi.org/10.13004/kjnt.2024.20.e45

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