神经干/祖细胞移植治疗慢性脊髓损伤的临床研究进展

慢性脊髓损伤 (SCI) 是一种破坏性疾病，会导致严重的神经功能障碍和社会负担。它继续根据症状进行管理，并且没有为其治疗设计出真正的治疗策略。在实验性SCI模型中用于治疗慢性SCI的神经干/神经祖细胞 (NSCs/NPC) 不仅可以替代丢失的细胞并使损伤部位的轴突再生，还可以支持它们的生长并提供神经保护因子。目前，世界范围内正在进行多项使用神经干/神经祖细胞的临床研究。神经干/神经祖细胞也有可能分化成所有三种神经胶质细胞谱系，以再生神经回路、使脱髓鞘的轴突脱髓鞘并为内源性细胞提供营养支持。

介绍

严重的创伤性脊髓损伤 (SCI) 会破坏长的下行和上行神经纤维以及白质束的定向神经胶质框架，从而导致运动、感觉和自主功能的丧失。随后反应性组织疤痕和囊性空洞的形成导致轴突再生生长的分子和物理障碍的发展以及慢性 SCI 的长期神经功能缺陷。

据估计，全世界每年有250,000至500,000人受到SCI影响。得益于旨在防止SCI造成衰弱的长期影响的计划，许多受影响的人仍然健康且富有成效。虽然这些护理方面的进步是巨大的，但仍然迫切需要可以改善长期脊髓损伤患者修复过程和康复的治疗方法。尽管进行了广泛的研究，但尚未开发出有效的治疗方法来修复慢性SCI。

各种细胞群可用于治疗SCI实验模型中的慢性SCI。目前世界各地正在进行多项使用干细胞的临床试验。在这些试验中，使用外源性神经干细胞 (NSC) 的疗法似乎特别有前途，因为这些细胞能够分化成所有三种神经胶质细胞谱系，从而允许神经回路再生、裸露轴突脱髓鞘和内源性细胞的营养支持。

本文讨论了在未来十年内具有最大转化潜力的关键神经干细胞和神经祖细胞 (NSC/NPC) 技术。

神经干/神经祖细胞的特征

神经干细胞是自我更新的多能细胞，最初产生放射状神经胶质祖细胞，在胚胎发育过程中产生所有动物神经系统的神经元和神经胶质细胞。一些神经祖细胞干细胞保留在成年脊椎动物大脑的高度受限区域，以在整个生命过程中产生神经元。NSC的主要特征在于它们能够分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。

神经祖细胞是中枢神经系统的祖细胞，它们产生存在于中枢神经系统中的胶质细胞和神经元细胞类型。NPC不会生成非神经细胞。相反，NPC可以通过胚胎干细胞或 iPSC的分化在体外产生，它们源自成年成纤维细胞或血细胞。NPC移植到受伤的脊髓后可能分化为神经细胞，以替代丢失或受损的细胞，提供营养支持，恢复连通性，并促进再生。

NSC是多能细胞，可以无限地自我更新和增殖，产生最终分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的后代细胞。NSC的非干细胞后代称为NPC。与NSC不同，NPC具有增殖和分化为多种细胞类型的能力。因此，它们可以是单能的、双能的或多能的。与干细胞不同，NPC的显着特征是其有限的增殖能力和无法自我更新。

神经干/神经祖细胞移植治疗慢性脊髓损伤的细胞疗法

基于细胞的慢性SCI治疗的两个主要目标是替换丢失或受伤的细胞，如神经元和少突胶质细胞，并为细胞提供支持或增强病变内细胞提供神经保护和促进再生能力的微环境。神经干/神经祖细胞有能力在损伤部位替换丢失的细胞并使轴突再生髓鞘，并为它们提供支持性生长和神经保护因子。

神经干/神经祖细胞可分化为神经元、少突胶质细胞和星形胶质细胞。移植的神经干/神经祖细胞在慢性SCI损伤中存活，空腔减少并促进轴突再生。此外，分化的少突胶质细胞促进轴突的髓鞘再生。分化的运动神经元和中间神经元在宿主细胞和移植细胞之间形成新的神经元回路，以形成新的突触连接。还支持分化的星形胶质细胞提供新的血管化和支持性生长/神经保护因子。

有关神经干/神经祖细胞治疗慢性脊髓损伤的实验和临床研究

2022年12月搜索了PubMed/Medline数据库 [搜索策略：“（神经干细胞）OR（神经祖细胞）AND（慢性 SCI）”]。SCI后4周内关于细胞移植的文章被排除在分析之外，关于其他形式的没有神经干/神经祖细胞的细胞移植的文章以及那些缺乏描述运动功能恢复结果的文章也是如此。总共初步确定了184篇文章，并根据上述标准最终选择了16篇文章。综述10篇，临床移植6篇（表1，表2)。

表1：神经干细胞移植治疗慢性脊髓损伤的临床试验

作者，年份	研究题目	细胞移植时机	受伤部位	细胞疗法	细胞来源	给药途径	组合	结果
柯蒂斯等人，2018 年	神经干细胞移植治疗慢性脊髓损伤的首次人体 I 期研究	慢性的	Th2-T12	神经干细胞 (NSI-566)	人体脊髓	移植到受伤的脊髓中		移植到患者脊柱损伤部位的NSI-566可以安全地进行。
列维等人，2019 年	慢性颈椎脊髓损伤人神经干细胞移植多中心研究的临床结果	慢性（4-24 个月）	C5-7	神经干细胞 (HuCNS-SC) ®	人脑	移植到受伤的脊髓髓内 徒手（手动）移植		队列 I 和队列 II 在接受治疗的参与者中表现出上肢运动评分 (UEMS) 和力量、敏感性和握力分级重新定义评估 (GRASSP) 运动增益的趋势。
列维等人，2018 年	慢性颈胸脊髓损伤中人神经干细胞髓内移植的新出现安全性	慢性的	C5-7 Th2-T12	神经干细胞 (HuCNS-SC) ®	人脑	移植到受伤的脊髓髓内 徒手（手动）移植		手动注射技术是安全可行的。
Ghobrial 等人，2017年	人类神经干细胞移植治疗慢性颈椎脊髓损伤：II 期临床试验 12个月时的功能结果	慢性的	颈椎/ 胸椎	神经干细胞 (HuCNS-SC) ®	人脑	移植到受伤的脊髓髓内 徒手（手动）移植		整体平均功能结果测量的改进。
Moviglia 等人，2009年	细胞联合疗法治疗慢性脊髓损伤患者临床效果病例报告	慢性的	颈椎/ 胸椎	自体神经干细胞		供血动脉输液	骨髓单个核细胞 效应T细胞	八名患者中有五名从 ASIA A演变为ASIA D。
Moviglia 等人，2006年	慢性脊髓损伤细胞治疗联合方案。 2例患者电功能恢复报告	慢性的	颈椎/ 胸椎	自体神经干细胞	骨髓间充质干细胞	供血动脉输液	神经康复	对慢性脊髓损伤的修复有效。

表2：神经干细胞移植治疗慢性脊髓损伤文献综述

作者，年份	研究题目
Yousefifard 等人，2016 年	用于脊髓损伤治疗的神经干/祖细胞移植；系统回顾和荟萃分析
普拉特等人，2020 年	脊髓损伤干细胞临床试验：美国研究简评
金等, 2016	神经祖细胞移植治疗慢性脊髓损伤
Vancamp 等人，2020 年	甲状腺激素和神经干细胞：修复大脑和脊髓损伤后的潜力
莱恩等人，2017 年	提高脊髓损伤后神经祖细胞移植的治疗效果
简而言之，2012	慢性脊髓损伤中的人类神经干细胞
Tsuji 等人，2019	简明回顾：为基于诱导多能干细胞的脊髓损伤干预的首次人体研究奠定基础
Dalamagkas 等人，2018 年	慢性脊髓损伤的转化再生疗法
Nagoshi 等人，2020 年	使用 iPSC 技术对脊髓损伤进行再生治疗
铃木和酒井，2021 年	慢性脊髓损伤干细胞治疗的当前概念

神经干/神经祖细胞治疗慢性脊髓损伤的临床研究

我们展示了纳入的慢性SCI临床研究的特征表1。移植的神经干/神经祖细胞是自体NSI-566和HuCNS-SC®细胞。细胞来源是骨髓间充质干细胞 (MSC) 以及来自人脊髓和大脑的细胞。所有的文章都表明，在患者脊髓损伤部位移植神经干/神经祖细胞是可以安全进行的。

此外，包括徒手移植和在供血动脉内输注在内的注射技术是安全可行的。一份病例报告显示，八名患者中有五名从ASIA（美国脊髓损伤协会）A 级演变为 ASIA D。据报道，注射 HuCNS-SC^®细胞可改善总体平均功能结果指标。

神经干/神经祖细胞治疗慢性脊髓损伤的文献总结

我们列出了关于神经干/神经祖细胞移植治疗慢性脊髓损伤的评论文章表2。这些文章回顾了许多治疗慢性SCI的治疗方法，许多研究报告说，细胞移植在重建受损脊髓的结构方面提供了最大的希望。大多数正在进行的临床试验都是针对急性至亚急性SCI；然而，有几个也包括慢性期表2。一些文章表明，移植的神经干/神经祖细胞具有很强的分化成神经细胞的能力，并且保留了生长因子和再生分子的分泌功能。然而，有两篇文章指出，仅移植神经干/神经祖细胞后运动功能的恢复相当困难。几篇评论文章提到，除了慢性脊髓损伤中的神经干/神经祖细胞移植外，联合治疗可能是使用药物管理和康复的适当策略。

目前神经干/神经祖细胞治疗慢性脊髓损伤的主要问题所在

一些论文回顾了源自人类iPSC的神经干/神经祖细胞的安全问题及其解决方案。主要的安全问题是肿瘤形成的风险。一篇文章列出了提高源自人类iPSC的神经干/神经祖细胞安全性所涉及的五个关键问题。

• 第一，不要使用基因不稳定的人类 iPSC；
• 第二，防止未分化的多能细胞污染；
• 第三，防止祖细胞转化为肿瘤；
• 第四，尽量减少分化抗性异常细胞增殖的风险；
• 第五，移植后去除任何异常细胞。

目前正在进行的针对使用神经干/神经祖细胞移植治疗慢性脊髓损伤的临床试验

我们列出了目前正在进行的针对慢性SCI的临床试验，这些试验使用神经干/神经祖细胞表3。所有正在进行的临床试验都是在临床前研究取得良好结果的基础上开始的。在慢性SCI中，目前正在进行1期和2期研究，以使用含有产物的自体新鲜干细胞或MSC移植神经干/神经祖细胞。只有NCT02688049研究将NeuroRegen支架移植到 NSCs/NPCs。

表3：目前正在进行的临床试验针对使用神经干/神经祖细胞移植治疗慢性脊髓损伤 ( https://www.clinicaltrials.gov/ )。

标识符	研究题目	阶段	受试者 （参加者）	细胞疗法	给药途径	组合
NCT04205019	脊髓损伤中的安全干细胞	阶段1	10	Neuro-Cells（自体新鲜干细胞产品）	鞘内
NCT02688049	NeuroRegen Scaffold ™联合干细胞 修复慢性脊髓损伤	第一阶段 第二阶段	30	具有间充质干细胞的神经干细胞	移植到受伤的脊髓中	神经再生支架
NCT01772810	人脊髓源性神经干细胞移植治疗慢性脊髓损伤的安全性研究	阶段1	8个	人脊髓来源的神经干细胞	手术植入

结论

目前，许多临床和实验研究在慢性脊髓损伤中神经干/祖细胞治疗的功能改善方面显示出积极的结果。人类慢性脊髓损伤试验仍然存在一些固有的局限性。然而，在基础研究和临床试验中已经报道了有希望的结果。我们相信，神经干/祖细胞疗法将在不久的将来为慢性脊髓损伤患者提供所需的彻底治疗。