脊髓損傷（SCI）作為一種嚴重的中樞神經系統創傷，給患者帶來了巨大的身心痛苦和社會負擔，嚴重影響患者的生活質量。目前，盡管醫學在不斷進步，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，但尚無完全有效的脊髓損傷 (SCI) 治療方法。2019年，全球有90萬例SCI病例和2060萬例SCI病例，這對全世界的醫療保健提出了重大挑戰。SCI的經濟負擔巨大，包括直接醫療費用以及因生產力和生活質量下降而造成的間接損失。

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

誘導神經干細胞移植治療脊髓損傷的現狀和未來

近期，發表于《韓國神經創傷雜志》的一項有關誘導神經干細胞移植治療脊髓損傷的研究表明[1]，誘導神經干細胞移植作為一種具有創新性的治療策略，有望突破現有治療困境，為脊髓損傷患者帶來新的生機。

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

神經干細胞的獲取來源及功能特性

神經干細胞 (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元網絡，從而治療各種神經發育、神經退行性和神經創傷性疾病。最初的重點是探索NSC的獲取，同時考慮這些細胞的來源和有效移植所需的劑量。

目前，獲取NSC的主要來源有三種：從原發性中樞神經系統 (CNS) 組織直接提取（來自胎兒或成人大腦來源）、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步，因為它可直接從體細胞進行重編程。這一過程通過引入Sox2、Brn2和Foxg1等特定轉錄因子實現，繞過了多能狀態，比傳統的誘導性多能干細胞 (iPSC) 更具優勢。直接轉化方法降低了致瘤性風險，同時保持了所需的NSC特性（圖1）。

誘導神經干細胞的功能特性

• 多能性：能分化為神經元和星形膠質細胞，有自發細胞內鈣信號傳導，可發育成功能成熟神經元。
• 分化調控：分化過程受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，與宿主神經網絡出色整合，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，創建新神經回路，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。?

誘導神經干細胞的意義與應用成果

• 意義：iPSC的發現是再生醫學和生物學研究的突破性進展，使成人體細胞轉化為NSC，推動該領域廣泛研究。
• 應用成果：將iPSC衍生的NSC移植到SCI動物模型，細胞存活率提高、組織保存并分化為神經元，因軸突髓鞘再生和脊髓內神經營養因子水平提高，實現功能恢復。

誘導神經干細胞類型的分類

根據來源和生成方法，iNSC可分為3大類。

第一類：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）通過強制表達特定轉錄因子生成。
• 優勢：生成時間快、腫瘤形成風險低，是臨床應用的有希望選擇。
• 臨床潛力：特別適合治療SCI，能有效分化為神經元譜系，與宿主神經元形成功能性突觸，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：iPSC衍生的NSC

• 生成方式：通過中間多能狀態，使用OSKM因子（Oct3/4、Sox2、Klf4 和c-Myc）創建。
• 特點：可產生高細胞產量，但因分化后可能殘留未分化細胞，引發對致瘤性的擔憂。

第三類：直接從CNS組織分離的NSC

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

神經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程。

其誘導神經干細胞引發的主要促進恢復反應有：

• 調節神經膠質疤痕形成：iNSC減少疤痕基質積累，促進長距離軸突生長和神經連接。
• 調節炎癥反應：在急性和慢性期，iNSC通過改變炎癥介質（如腫瘤壞死因子）表達，影響小膠質細胞和浸潤免疫細胞的激活、動員和極化。
• 重建神經回路：iNSC有助于重建受損脊髓內神經回路，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和感覺功能顯著改善。此外，SOX9基因表達降低的人類神經干細胞（hNSC）與宿主組織整合增強，分化為運動神經元趨勢增強，進一步支持功能恢復。

誘導神經干細胞移植的時機要點及重要性

研究脊髓損傷中iNSC移植的動物研究表明，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，患者都觀察到了顯著的功能改善。

誘導神經干細胞移植效果及最佳時機

• 治療效果：動物研究表明，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?個細胞）且通過病灶內移植效果更佳。

組織病理學分析：證實iNSC移植細胞植入成功，細胞遷移至病變部位前后端區域，優先分化為少突膠質細胞，減少星形膠質增生，增強組織保存并促進髓鞘再生。

神經干細胞移植時機的重要性

• 急性期優勢：在神經膠質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回路。
• 亞急性期優勢：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實驗確定損傷后7-9天為最佳時機，大量研究證明亞急性SCI干細胞移植治療有效，并據此開展人類臨床試驗。
• 慢性期挑戰：慢性期治療研究相對較少，慢性損傷脊髓微環境復雜，瘢痕形成阻礙移植細胞植入，極難再生，需制定創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，強調標準化實驗方案和提高動物研究質量以促進臨床轉化。

神經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關鍵因素。在脊髓損傷的背景下，已經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膜下腔，具有幾個顯著的特點。這種方法是通過腰椎穿刺進行的微創方法，并且可以廣泛分布，因為腦脊液循環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，從而支持更顯著的細胞存活。然而，它需要手術入路，因此是一種更具侵入性的手術。

從細胞存活和分布來看，病灶內移植具有更高的細胞植入率。實驗研究表明，病灶內移植后每個高倍視野平均有25.6-26.7個細胞存活，而鞘內注射平均只有20.6個細胞存活。

關于時間和頻率，研究表明，受傷后開始治療的時間越短，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，包括神經元修復或替換、神經營養因子分泌和抑制局部炎癥反應，如前所述（表1）。

鑒于以上觀點我們總結了神經干細胞移植治療脊髓損傷的臨床治療方法選擇要點

選擇考慮因素：選擇臨床治療方法時，需考慮損傷的急慢性性質、輸送細胞數量（幾萬到數百萬）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，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等人研究發現，靜脈注射 hNSC的動物出現行為改善、電生理恢復。
• 對損傷部位的積極影響：此類動物還表現出神經膠質瘢痕形成減少、神經纖維保存，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治療潛力的微創方法。

未來研究方向：需進一步研究確定最佳給藥途徑。微創方法雖降低手術風險，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解。

• 2024年干細胞治療脊髓損傷最新研究進展：邁向治愈的堅實一步

2024年，《世界移植雜志》發表了一篇“干細胞移植治療脊髓損傷的現狀及未來前景”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，美國脊髓損傷協會損傷量表 (AIS) 等級持續改善，感覺評分增強，但運動功能改善仍然相對溫和。

2023年，《國際分子科學雜志》發表了一篇“創傷性脊髓損傷的間充質干細胞治療：系統評價”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、感覺評分以及（在較小程度上）運動評分均有所改善。

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，研究發現iPSC衍生的神經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鍵的療效機制，包括提高存活率和成功分化移植的人類誘導多能干細胞衍生的神經干細胞/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啟動，標志著該領域的一個重要里程碑。

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個月）和慢性期（傷后6個月以上）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）。

未來展望

該領域目前面臨的挑戰包括需要標準化方案、優化給藥方法以及建立更大規模的對照試驗。干預時機似乎至關重要，亞急性期和慢性期的療效水平不同。最近的創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。

該領域仍在繼續發展，重點是開發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。未來的方向是需要更嚴格的試驗設計和更長的隨訪期，以更好地評估長期安全性和療效。

結論

總之，誘導神經干細胞移植的應用為治療脊髓損傷帶來了希望，在神經再生、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、優化細胞給藥途徑以及進行更大規模的臨床試驗來驗證研究結果。

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

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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