脊髓損傷 (SCI) 是一種復雜的組織損傷，可導致多種身體缺陷，包括永久性或漸進性的感覺、運動和自主神經功能障礙。迄今為止，當前臨床治療方案的局限性可能會導致SCI患者終身殘疾。

迫切需要開發新的治療方法來重建受損的脊髓神經元-神經膠質網絡并恢復與脊髓上通路的連接。

神經干細胞 (NSC) 具有自我更新和分化為神經元和神經膠質細胞（包括少突膠質細胞）的能力，這些細胞負責髓鞘的形成和維持以及脫髓鞘軸突的再生。由于這些特性，神經干細胞被認為是重建受損神經回路和促進髓鞘再生的有希望的細胞來源。在過去十年中，神經干細胞的移植已在各種SCI臨床前模型中得到了廣泛的測試。

神經干細胞移植在修復脊髓損傷后髓鞘再生和治療中的作用

近日，國際期刊雜志《Stem Cell Research&Therapy》發表了一篇“神經干細胞在治療脊髓損傷后髓鞘再生和修復中的作用”的文獻綜述。

綜述旨在強調脊髓損傷的病理生理，促進對神經干細胞移植在脊髓損傷修復治療中的作用的理解，以及目前通過神經干細胞移植治療脊髓損傷的病理機制和臨床試驗的進展。了解和掌握這些前沿更新將為建立新的治療策略以提高脊髓損傷的恢復質量奠定基礎。

脊髓損傷（SCI）介紹

脊髓損傷 (SCI) 是一種破壞性的神經病理狀況，導致損傷部位以下的運動、感覺和自主神經功能喪失。它所帶來的永久性或進行性殘疾會給個人帶來毀滅性的影響，也會給社會帶來沉重的負擔。

創傷性脊髓損傷最常見的原因是交通事故、跌倒、運動損傷和暴力。盡管在創傷管理和醫療保健方面取得了長足的進步，但由于缺乏針對這種毀滅性疾病的有效治療選擇，現有的治療只能為終身殘疾的患者提供支持性緩解。

脊髓損傷的病理生理學

脊髓損傷根據損傷時間及病理生理改變可分為原發性損傷和繼發性損傷。初期稱為原發性損傷，常因突然創傷而于損傷后立即發生，伴有骨碎片及脊柱韌帶撕裂等；繼發性損傷由原發性損傷引發，使脊髓組織進一步發生化學及機械損傷，出現神經膠質增生、神經膠質瘢痕、炎癥、脫髓鞘等可逆性病理改變（圖1）。

原發性損傷導致脊髓髓鞘破壞、骨碎片和脊髓韌帶撕裂；繼發性損傷激活炎癥級聯，形成神經膠質瘢痕，并抑制損傷修復

神經干細胞（NSC）的基本特征

神經干細胞 (NSC) 存在于成年哺乳動物中樞神經系統的所有主要分支中，包括脊髓。

神經干細胞對于中樞神經系統發育過程中功能的維持以及所有中樞神經系統細胞群的再生至關重要。它們具有無限的自我更新能力，并能夠產生神經祖細胞 (NPC)。此外，它們還有潛力繼續發育成成熟的神經譜系，例如神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞。

神經干細胞位于中樞神經系統軸線上。再生神經干細胞的兩個主要活躍腦區是側腦室的腦室下區 (SVZ) 和海馬齒狀回的顆粒下區 (SGZ) 。此外，第四腦室和脊髓中央管室管膜也含有內源性神經干細胞群，這些神經干細胞具有產生神經譜系的潛力。

來自神經干細胞的成熟少突膠質細胞對于髓鞘形成至關重要

少突膠質細胞是中樞神經系統中除星形膠質細胞之外的主要神經膠質細胞類型之一。在神經發育過程中，少突膠質細胞起源于神經干細胞，并經過一系列分化過程以實現成熟的表型。

少突膠質細胞的成熟是髓鞘產生和維持的先決條件，髓鞘是一種富含脂質的物質，可包裹軸突以提供電絕緣和支持，因此凸顯了少突膠質細胞譜系發育對髓鞘形成的重要性（圖2）。

少突膠質細胞祖細胞 (OPC) 能夠分化為未成熟的少突膠質細胞（未成熟的 OL），然后髓鞘化為成熟的 OL。新形成的髓鞘包裹軸突，從而形成新的髓鞘

髓鞘對于電信號沿軸突快速傳輸至關重要，也為神經元提供營養支持。少突膠質細胞分布于整個中樞神經系統，包括大腦和脊髓。它們對于神經系統的正常功能至關重要。少突膠質細胞的丟失或損傷可導致脫髓鞘和神經退行性變，引起各種中樞神經系統疾病，如多發性硬化癥、急性播散性腦脊髓炎和其他脫髓鞘疾病。

髓鞘再生過程：脊髓損傷常常會導致髓鞘損傷。髓鞘是包裹神經纖維的絕緣層，負責有效傳輸電信號。因此，髓鞘再生對于脊髓損傷后的恢復過程至關重要。髓鞘再生是脫髓鞘后的髓鞘再生反應，可恢復跳躍式傳導和功能、維持軸突健康，對于脫髓鞘疾病和損傷的恢復至關重要。

• 研究表明，神經干細胞衍生的少突膠質細胞可整合到現有的神經網絡中，并使受損的神經纖維重新髓鞘化。這是一個復雜的過程，包括募集神經干細胞衍生的少突膠質細胞前體細胞 (OPC) 到脫髓鞘部位、分化為成熟的少突膠質細胞以及在軸突周圍形成新的髓鞘。

神經干細胞移植脊髓損傷后內源性神經干細胞的神經發生

NSC在SCI后的髓鞘再生中起著至關重要的作用。在適當的條件下，SCI中的內源性NSC微環境可以被激活，并在損傷后開始迅速增殖。損傷后的炎癥反應會釋放信號分子和生長因子，促進NSC的激活和增殖。

新形成的少突膠質細胞隨后產生髓鞘并將其包裹在軸突周圍，從而形成新的髓鞘。雖然內源性NSC的神經發生是一個復雜而困難的過程，但在利用這一過程進行SCI的再生醫學治療方面取得了長足的進步。

神經干細胞移植治療脊髓損傷中的神經干細胞潛在來源

神經干細胞移植已成為脊髓損傷的一種潛在治療方法，旨在替代丟失的細胞、促進組織修復和恢復神經功能。

確定合適的神經干細胞來源仍然是一個關鍵問題。有幾種潛在的神經干細胞來源可用于SCI的移植策略，包括成人神經干細胞、胚胎干細胞 (ESC)、誘導性多能干細胞 (iPSC) 和胎兒神經祖細胞 (FNPC) 。它們具有自我更新和分化為神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞的能力。

神經干細胞移植治療脊髓損傷的進展

神經干細胞移植是脊髓損傷的一種有前景的治療策略。該方法旨在通過替換受損細胞、恢復丟失的神經回路、改變脊髓損傷環境和促進內源性修復來改善功能恢復（圖3）。

神經干細胞注射到損傷部位后，迅速增殖并分化為少突膠質細胞。神經干細胞衍生的少突膠質細胞整合到受損的神經網絡中，使受損的神經纖維重新髓鞘化

隨著基于干細胞研究的再生醫學的發展，先進的新策略和技術已在臨床前研究中得到實施，其中一些已經應用于臨床試驗。目前，病理機制研究、臨床前研究和臨床試驗已經取得了長足的進展。

神經干細胞移植治療脊髓損傷的病理機制研究

過去幾十年來，研究人員一直試圖全面闡明脊髓損傷的病理機制，尋求促進軸突再生和神經回路重塑的有效策略，但并未取得令人滿意的成果。近年來，單細胞測序技術和多組學分析技術在脊髓損傷研究中得到廣泛應用，為闡明脊髓損傷的病理機制提供了更廣闊的視野。

• 一項相對較早的研究表明，移植神經干細胞并聯合使用丙戊酸可顯著促進后肢功能的恢復，從而提出了通過操縱移植神經干細胞的表觀遺傳狀態來有效治療脊髓損傷的可能性。
• 另一項研究表明，神經干細胞移植可通過減少M1巨噬細胞活化和中性粒細胞浸潤來調節SCI引起的炎癥反應并增強SCI后的神經功能。

神經干細胞移植治療脊髓損傷的臨床試驗

全球范圍內已開展了大量關于干細胞治療脊髓損傷的臨床試驗，其中多項臨床試驗基于神經干細胞移植。由于大多數研究樣本量小、試驗設計多變、隨訪時間短等限制，需要更長期的隨訪數據來評估神經干細胞移植治療脊髓損傷的長期安全性和有效性。

臨床試驗已顯示出令人鼓舞的結果，一些患者在接受神經干細胞移植后，運動功能和感覺知覺顯著改善。

2018年，期刊雜志《Cell Stem Cell》發表的研究報告了一項首次在人體中進行的I期神經干細胞移植治療慢性脊髓損傷的研究。

結果表明所有受試者都對手術耐受良好，迄今為止（移植后18-27個月）沒有出現嚴重不良事件。在兩名受試者中，使用ISNCSCI運動和感覺評分檢測到一到兩個級別的神經系統改善。我們的結果支持將NSI-566移植到SCI部位的安全性，三名受試者的潛在療效的早期跡象值得在劑量遞增研究中進一步探索NSI-566細胞。

已經進行了多項臨床試驗來評估SCI患者進行神經干細胞移植的安全性和有效性。

2019年，《神經創傷雜志》發表的一項研究顯示了一項針對慢性頸椎SCI患者進行人類NSC移植的多中心研究的臨床結果，旨在評估神經干細胞移植對接受治療的參與者的安全性和可行性。

移植后繼續進行免疫抑制6個月，達到免疫抑制血液濃度且耐受性良好。移植后1年，磁共振 (MR) 成像未發現有額外的脊髓損傷、新的病變或空洞形成的證據。總之，增量劑量遞增設計在隊列I中建立了手術安全性、耐受性和可行性。

2020年，期刊雜志《神經康復和神經修復》進行的另一項研究表明，12名參與者的脊髓NSC移植的長期結果令人欣慰。一項為期六年的隨訪臨床評估（包括感覺閾值和神經影像增強）揭示了神經干細胞移植治療的短期和長期手術和醫療安全性。

2021年，《再生療法》發表了一篇“神經干細胞移植治療亞急性完全性脊髓損傷的人體臨床試驗：研究方案的文獻綜述。

文獻表明研究人員進行了一項首次在亞急性完全性SCI患者中進行iPSC衍生NSC移植的人體臨床試驗，評估了iPSC衍生NSC移植對患者的安全性及其對神經功能和生活質量結果的影響。初步研究已證實該方法的安全性，未報告任何重大不良事件，但療效結果尚不明確。

供體細胞	移植細胞數量	細胞輸送方法	結果	參考
人類中樞神經系統來源的神經干細胞	2×107	移植到29名患有慢性創傷性脊髓損傷的患者體內	胸椎和頸椎脊髓損傷后病灶周圍髓內注射分別被證明是安全可行的	[151]
人類脊髓來源的神經干細胞	1.2×106	注射到慢性脊柱創傷患者體內	可以安全地在患者脊髓損傷部位移植NSC	[153]
StemCells Inc. 發布的人類 NSC	1.5/3/4×107	移植到三組患有慢性脊髓損傷的患者中	評估接受治療的受試者接受NSC移植的安全性和可行性	[154]
人類中樞神經系統來源的神經干細胞	2×107	移植到I/IIa期SCI患者體內	揭示NSC移植治療的短期和長期手術和醫療安全性	[155]
人類iPSC衍生的 NSC/NPC	2×106	4名患者受傷后14-28天移植到受損脊髓實質中	評估了iPSC衍生NSC移植對患者的安全性及其對神經功能的影響	[156]
人類中樞神經系統來源的神經干細胞	4×107	注射到5名慢性頸椎 SCI患者體內，傷后 4個月以上	通過12個月的臨床隨訪觀察到總體平均功能結果指標有所改善	[159]

盡管神經干細胞移植移植在脊髓損傷治療中取得了令人鼓舞的成果，但仍有幾個挑戰需要解決。

未來的臨床試驗應側重于優化細胞來源、移植技術和結果測量，以進一步增強NSC移植的治療潛力。確定合適的患者群體并開發將NSC移植與其他再生策略相結合的組合方法也可能帶來更有效的治療結果。

結束語和未來展望

綜上所述，脊髓損傷是一種復雜的疾病，會導致脊髓內發生顯著的功能和解剖學變化。

神經干細胞代表了一種有前途的脊髓損傷治療再生策略，因為它們能夠分化成神經元和神經膠質細胞，其中少突膠質細胞在髓鞘再生、脫髓鞘修復和神經回路重建中起著至關重要的作用。

此外，這些過程中分泌的營養因子可以促進組織修復和功能恢復。在過去的幾十年里，許多臨床前研究表明，在脊髓損傷動物模型中成功移植神經干細胞后，運動和神經功能得到改善。一些臨床試驗測試了神經干細胞移植對患者的有效性和安全性，并取得了令人滿意的結果。

我們相信，在不久的將來，神經干細胞有可能在脊髓損傷的病理機制研究和臨床治療方面取得重大突破。

參考資料：Li, C., Luo, Y. & Li, S. The roles of neural stem cells in myelin regeneration and repair therapy after spinal cord injury. Stem Cell Res Ther 15, 204 (2024). https://doi.org/10.1186/s13287-024-03825-x

免責說明：本文僅用于傳播科普知識，分享行業觀點，不構成任何臨床診斷建議！杭吉干細胞所發布的信息不能替代醫生或藥劑師的專業建議。如有版權等疑問，請隨時聯系我。