细胞疗法治疗脊髓损伤：机制、临床突破与未来展望

作者：杭吉干细胞科技 医学编辑团队

• 内容声明：本文基于Springer《Cell Therapy》（2025）、Nature Medicine（2026）、Global Spine Journal（2025）等经同行评审的期刊论文及公开临床试验数据撰写，仅供科普参考，不构成任何临床诊疗建议。
• 利益相关声明：杭吉干细胞科技与本文提及的任何机构无商业合作或利益关联。

核心速读：脊髓损伤（SCI）是全球主要的健康问题，全球超过2000万人罹患SCI相关残疾。目前的SCI治疗方法在恢复功能方面效果有限，细胞疗法针对损伤的关键亚急性期（通常为损伤后3-4周），通过减少炎症和防止神经胶质瘢痕形成来优化恢复。

核心发现：①一项纳入30项研究、656例患者的系统综述与Meta分析显示，干细胞移植后43.3%的患者ASIA分级改善，49.4%运动功能改善，73.6%感觉功能改善；②2026年发表于Nature Medicine的全球首个iPSC衍生神经祖细胞治疗亚急性脊髓损伤I期试验显示，4例患者中2例AIS分级从A级提升至C级和D级，运动评分中位改善13分，2-4年随访无肿瘤形成或移植物相关不良事件；③鞘内注射是首选给药途径，以提高精准度并最大程度地减少感染或出血等副作用；④细胞疗法联合严格康复治疗和口服碳酸锂等，可显著改善运动和感觉功能。GRADE证据确定性：低至中等，仍需更大规模随机对照试验验证。

细胞疗法治疗脊髓损伤：机制、临床突破与未来展望

脊髓功能与损伤定义

脊髓位于保护性脊柱内，充当着沟通的高速公路，在大脑和周围神经之间传递信号，并协调运动和感觉体验。脊髓是神经信号的重要通路，当其遭受损伤时，就会发生创伤性脊髓损伤(TSCI)。这会影响运动和感觉功能，造成严重后果。

• 脊髓损伤：原因、症狀、诊断、治疗

创伤性脊髓损伤是由于脊柱受到突然的强力撞击，导致椎骨骨折、脱臼、挤压或压缩（图1）。主要原因包括机动车事故，其中汽车和摩托车碰撞占每年新增脊髓损伤病例的近一半。跌倒，尤其是65岁及以上人群的跌倒，是造成脊髓损伤的重要原因，约占60%。体育活动，例如冲击性运动和浅水潜水，约占此类损伤的10%。

创伤性脊髓损伤的病理生理过程

TSCI的病理生理过程依次分为原发性损伤和继发性损伤两个阶段。

原发性损伤是指脊髓受到最初的机械力作用后，移位的椎间盘和椎间盘碎片造成压迫、撕裂、移位或横断的结果。这些损伤可对神经组织和脊髓血管结构造成机械和物理损伤，导致脊髓水肿、出血、血管痉挛或缺血。

继发性损伤是指在原发性损伤后几分钟内开始的病理过程，通常分为四个阶段：

阶段	时间	主要特征
急性期	创伤后<48小时	脊髓肿胀、低灌注、离子失调（Na⁺/K⁺梯度、钙离子水平、谷氨酸浓度异常）、自由基产生、细胞死亡
亚急性期	48小时至14天	神经元凋亡、轴突脱髓鞘、沃勒氏变性、轴突重塑和胶质瘢痕形成
中间期	14天至3个月	成熟星形胶质细胞形成瘢痕，随后伴随轴突萌芽开始神经再生
慢性期	>3个月	囊肿形成和严重的神经胶质瘢痕，持续患者余生

急性期发生在原发期后几分钟。在此阶段，脊髓肿胀并占据损伤平面的整个椎管。肿胀的脊髓被相对不顺应的硬脊膜压迫，导致椎管内压力升高。因此，脊髓出现低灌注，可能导致继发性缺血。微出血、缺血和肿胀导致ATP耗竭，进而引发离子失调，包括Na+/K+梯度、钙离子水平和细胞外谷氨酸浓度。受损区域会出现自由基，包括先前存在的和新产生的，导致细胞死亡。

亚急性期表现为神经元凋亡、轴突脱髓鞘、沃勒氏变性、轴突重塑和胶质瘢痕形成。中间期，成熟星形胶质细胞形成瘢痕，随后伴随轴突萌芽开始神经再生。

慢性期开始于损伤后约3-6个月，并持续患者的余生，典型特征是囊肿形成和严重的神经胶质瘢痕（图2）。

技术进步，加上硬膜外和椎管内刺激、脑机接口和外骨骼等现代设备的普及，提高了创伤性脊髓损伤 (TSCI) 后神经系统后遗症患者的康复效果。然而，神经系统疾病的预期改善并未如预期实现。

最近，干细胞，特别是间充质干细胞 (MSC) 和神经干细胞 (NSC) 的应用，在针对TSCI后神经系统后遗症患者的临床前和临床研究中已显示出令人鼓舞的结果。

干细胞治疗脊髓损伤的动物模型研究得出主要的作用机制

由于干细胞固有的独特再生能力，细胞疗法有望促进丢失神经元的替换、调节免疫反应、促进轴突再生、促进受损轴突的髓鞘再生，并建立有利于功能恢复的环境。目前正在研究用于TSCI治疗的不同类型干细胞，包括胚胎干细胞(ESC)、诱导多能干细胞(iPSC)、间充质基质/干细胞(MSC)和神经干细胞/祖细胞(NSPC)(图3)。

3.1 免疫调节

神经炎症被认为是继发性损伤的关键因素，直接影响TSCI治疗的疗效。研究表明，初始炎症反应能够清除细胞碎片并增强神经营养因子，从而在支持性微环境中促进神经修复和重塑。然而，持续的炎症可能导致炎症细胞因子、蛋白水解酶、基质金属蛋白酶和活性氧（ROS）的释放，最终导致邻近健康细胞凋亡、轴突断裂和神经元脱髓鞘。

多项研究表明，骨髓间充质干细胞（BMMSC） 可减轻脊髓损伤后的炎症反应。BMMSC显著提高了TSCI环境中抗炎细胞因子IL-4和IL-13的表达水平，同时降低了促炎细胞因子TNF-α和IL-6的表达水平。这些炎症因子的变化与浸润巨噬细胞表型从M1转变为M2密切相关。BMMSC显著降低了TGF-β1/Smads信号通路中TGF-β1、Smad2和磷酸化（p）-Smad2的表达，从而减轻了TSCI部位的炎症。

3.2 神经保护

干细胞通过阻断继发性损伤级联反应发挥核心保护作用：

• 骨髓基质细胞（BMSC） 显著降低GFAP阳性胶质瘢痕面积，减少TGF-β/Smads通路介导的瘢痕形成，同时上调生长相关蛋白43（Gap43） 和微管相关蛋白2，促进神经突再生；通过下调自噬标志物LC3B和Beclin1抑制过度自噬，减轻神经元损伤。
• 脐带间充质干细胞（UCMSC） 调控凋亡相关蛋白（下调Caspase-3/Bax，上调Bcl-2），减少神经元与少突胶质细胞死亡。
• 乳牙干细胞（SHED） 下调GFAP减少胶质瘢痕，上调髓鞘碱性蛋白（MBP） 和神经丝蛋白（NF-M） ，促进脱髓鞘轴突的再髓鞘化。

3.3 神经再生与细胞替代

干细胞通过定向分化替代丢失的神经细胞，重建神经连接：

• 胚胎干细胞（ESC） 分化为神经元、少突胶质细胞等，直接替换受损组织，其衍生神经祖细胞可形成多层外源性髓鞘，促进脱髓鞘轴突的再髓鞘化；
• 神经干细胞/祖细胞（NSC/NPC） 在损伤区分化为成熟神经元（NeuN⁺、Tuj1⁺）、运动神经元（ChAT⁺）及胶质细胞，延伸长距离轴突跨越损伤区；
• 诱导多能干细胞衍生NSC（iPSC-NSC） 经γ-分泌酶抑制剂（GSI）预处理后，分化为功能性神经元（Hu⁺）、少突胶质细胞（APC⁺），并显著增加血清素能纤维（5HT⁺）再生。

轴突再生与髓鞘重建方面，ESC源性神经嵴细胞驱动神经突外向生长，引导宿主脊髓中缝轴突向损伤区生长；iPSC-NSC促进长距离轴突再生（如RtST纤维），使再生轴突从损伤头端延伸至尾端（BDA染色证实）；NSC联合硫酸软骨素酶ABC（ChABC） 预处理降解抑制性瘢痕（CSPG），解锁慢性损伤微环境，使移植NSC优先分化为少突胶质细胞，显著增强髓鞘再生（MBP⁺表达）。

功能整合与协同增效

干细胞通过突触重建与联合策略恢复神经功能：iPSC-NSC增强抑制性突触形成，改善神经环路传导；NSC移植联合运动训练（如跑步机）强化抑制性运动控制，促进运动功能恢复；ChABC预处理后移植NSC，显著提升宿主-移植细胞突触连接，恢复关键肌肉功能（如前肢握力），并减少空洞形成。

干细胞治疗脊髓损伤的适应症、禁忌症、细胞来源、剂量、途径、副作用

适应症范围

干细胞疗法适用于急、亚急、慢性全阶段SCI，涵盖脊髓挫伤至横断性损伤：

分期	时间	治疗策略
急性期	伤后<48小时	理论可行但临床受限（见禁忌）
亚急性期	伤后3-4周	黄金窗口期，炎症消退且胶质瘢痕未完全形成，细胞存活率与功能整合最佳
慢性期	>3个月	可改善部分功能（如Zhu研究显示28例慢性患者中15例恢复行走能力），但疗效受瘢痕抑制

禁忌症与时机争议

两大明确禁忌症需规避：

• 急性期禁忌：剧烈炎症与免疫风暴导致移植细胞存活率骤降，归巢效率低下。
• 慢性瘢痕形成期禁忌：成熟胶质瘢痕释放CSPG等抑制因子，物理性阻隔轴突再生并削弱干细胞作用。

关键争议——慢性期疗效存在分歧：Sykova团队证实伤后10-30天治疗（7例中5例有效）显著优于>2个月治疗（13例中仅1例有效）；而Zhu研究反驳：慢性期脐带血单核细胞移植仍可使75%（15/20）患者恢复行走能力。

临床决策要点

• 优先时机：共识推荐亚急性期（伤后3-4周） ，此时兼具炎症消退、胶质瘢痕未固化、内源性修复微环境激活。
• 个体化评估：慢性患者需综合评估瘢痕成熟度（如ChABC预处理可突破抑制屏障）。
• 细胞类型选择：慢性期优选旁分泌强+抗瘢痕型干细胞（如脐带血单核细胞）。

总结：干细胞治疗SCI需严格遵循 “避急性、抓亚急、慎慢性” 原则，以病理阶段为核心决策依据，结合个体化干预策略突破禁忌限制。

细胞来源、剂量与给药途径

细胞来源：临床试验中已使用的细胞来源包括骨髓单核细胞、脐带血单核细胞、施万细胞、嗅觉细胞、不同来源的间充质干细胞以及神经元或神经祖细胞。

细胞剂量：在不同研究中，输注细胞的数量存在显著差异。

Sharma为每位患者采集了80-100毫升骨髓，而Suzuki为每位患者采集了120毫升。对于儿童，我们按每公斤体重采集7-8毫升骨髓，而对于成人，则采集了300毫升。

在一项利用脐带血单核细胞的研究中，Zhu等人向脊髓注入了五种不同剂量的细胞：160万个细胞、320万个细胞和640万个细胞。

在涉及间充质干细胞的研究中，使用的细胞剂量为每位患者1亿个细胞或每公斤体重100万个细胞。我们按每公斤体重为儿童采集7-8毫升骨髓，按每公斤体重为成人采集300毫升骨髓单核细胞。当使用间充质干细胞时，鞘内注射剂量为每1公斤体重100万个细胞。

细胞输送途径：临床试验中，已采用三种不同的途径将细胞注入体内，包括静脉输注、鞘内输注和直接脊髓注射。静脉途径由于其将细胞输送至脊髓的功效有限，因此不建议采用。直接脊髓注射虽然能确保细胞输送，但由于所需手术的侵入性，以及液体注射可能造成的额外压力性损伤，因此不建议采用。

我们选择鞘内途径，认为这是将细胞运送到脊髓的安全有效的方法。

副作用：出血和感染是鞘内途径细胞输注或直接注射至脊髓时可能发生的潜在不良事件。此外，接受干预的个体中也报告了其他不良事件，例如脑脊液漏、高血压和疼痛。

联合治疗：细胞输注后必须积极进行康复治疗，以确保获得最佳治疗效果。Zhu等人建议进行康复锻炼，每天6小时，每周6天，持续3-6个月。此外，该研究小组建议进行为期6周的每日750毫克碳酸锂口服疗程。

干细胞治疗脊髓损伤的临床结果

衡量治疗结果的指标

为了评估细胞溶解疗法治疗脊髓损伤的安全性和有效性，已采用了多种指标。这些指标包括不良事件和严重不良事件评估、美国脊髓损伤协会 (ASIA) 损伤量表、脊髓损伤行走指数 (WISCI)、脊髓独立性测量 (SCIM III)、改良 Ashworth 痉挛量表 (MAS) 和疼痛视觉模拟量表（VAS）。

• 2025年1-5月干细胞治疗脊髓损伤最新进展：中美日技术并进，挑战不可逆难题

关键临床研究证据

2016年，朱教授及其同事报道了将脐带血骨髓单核细胞注射到脊髓治疗慢性脊髓损伤的结果，其中包括香港的8名患者和昆明的20名患者。

虽然香港的8名患者的运动功能、脊髓损伤步行指数 (WISCI) 和脊髓独立性测量 (SCIM) 评分没有变化，但昆明的20名患者的WISCI和SCIM评分均有所改善。手术前，只有2名患者在协助下行走10米，并且术前不需要协助进行膀胱或肠道管理。

细胞治疗后约一年，WISCI和SCIM评分有所改善：20名患者中有15名行走10米（p=0.001），20名患者中有12名不需要协助进行膀胱管理（p=0.001）或肠道管理（p=0.002）。5名患者从完全性SCI转为不完全性SCI（2名感觉 SCI，3名运动性SCI；p=0.038）。

2020年，Sharma的研究通过鞘内输注骨髓单核细胞治疗180名亚急性和慢性脊髓损伤患者，结果显示出非常积极的变化。研究观察到坐/站平衡、床上活动、躯干稳定性、上肢功能、活动能力、感觉、肠道/膀胱功能和日常生活活动能力的症状改善。干预期间和干预后均未发生严重不良事件。FIM 和WISCI评分显示患者在统计学上显著改善。

作者表明，早期干预、输注多剂量BMMNC以及年龄较小的患者表现出更好的功能预后。

2023年，Montoto-Meijide等人进行了一项系统性综述，分析了22项研究的结果，涵盖21项临床试验和1项病例系列研究，共涉及463名患者。其中16份报告使用了骨髓MSC，3份报告使用了脂肪组织MSC，3份报告使用了脐带MSC。

14项试验报告了患者运动功能显著改善。15项研究报告了ASIA感觉评分的改善，改善百分比从57.14%到100%不等。

2025年发表于《Global Spine Journal》的系统综述与Meta分析（纳入30项研究、656例患者）进一步量化了疗效：43.3%的患者ASIA分级改善，49.4%运动功能改善，73.6%感觉功能改善。定性分析显示膀胱和肠道结局总体改善。未报告严重不良事件，最常见的副作用为轻度，在数小时至数周内无需额外医疗干预即可缓解。

2026年发表于《Nature Medicine》的全球首个iPSC衍生神经祖细胞治疗亚急性脊髓损伤I期试验（n=4）显示：主要安全性终点达成，2-4年随访无肿瘤形成或移植物相关不良事件。运动评分中位改善13分（范围10-40），2例患者AIS分级从A级提升至C级和D级，改善幅度在数值上大于基于注册队列观察到的自发性恢复。

2025年一项关于鞘内联合移植MSC和施万细胞治疗完全性脊髓损伤神经病理性疼痛的II期随机对照试验显示：治疗后6个月，治疗组在日常活动、情绪和睡眠方面的干扰评分均显著降低（P<0.001），疼痛频率、平均和最严重NRS疼痛强度评分也显著降低（P=0.002，P=0.001，P=0.001）。

临床证据总结

研究	样本量	关键发现
Zhu等（2016）	28例	15例恢复行走，12例无需膀胱管理协助
Sharma等（2020）	180例	多维度功能改善，无严重不良事件
Montoto-Meijide等（2023）	463例	14项试验运动功能改善，15项ASIA感觉评分改善
Troiani等（2025，Meta分析）	656例	ASIA分级改善43.3%，运动改善49.4%，感觉改善73.6%
Sugai等（2026，Nature Medicine）	4例	2例AIS分级提升，运动评分改善13分
Akhlaghpasand等（2025，II期RCT）	67例	神经病理性疼痛显著改善

结论

细胞疗法治疗脊髓损伤的进展正在逐步改变SCI治疗的格局，它针对损伤的关键亚急性期（通常为损伤后3-4周） ，通过减少炎症和防止神经胶质瘢痕形成来优化恢复。各种细胞类型都可用于SCI治疗，包括来自骨髓和脐带血的单核细胞、胚胎干细胞、诱导多能干细胞、间充质基质/干细胞以及神经干细胞/祖细胞。

鞘内注射是首选，以提高精准度并最大程度地减少感染或出血等副作用。该方法已被证明能够显著改善运动和感觉功能，尤其在与严格的康复治疗和口服碳酸锂等治疗相结合时。细胞疗法的战略时机，加上创新的给药方法和联合治疗，标志着脊髓损伤管理的关键性进展，有望改善患者的功能疗效和生活质量。

常见问题解答（FAQ）

参考资料

[1] Liem NT, Phan TKT, Anh LPH. Cell Therapy for Spinal Cord Injury. In: Liem NT, Forsyth NR, Heke M, eds. Cell Therapy. Springer, Singapore. 2025. doi: 10.1007/978-981-96-1261-1_9

[2] Troiani Z, Chipman DE, Ryan TJ, et al. Efficacy of Mesenchymal and Embryonic Stem Cell Therapy for the Treatment of Spinal Cord Injury: A Systematic Review and Meta-Analysis of Human Studies[J]. Global Spine Journal, 2025, 15(8): 3969-3981. doi: 10.1177/21925682251345450

[3] Sugai K, Tsuji O, Fujiyoshi K, et al. An iPSC-derived neural progenitor cell therapy for subacute spinal cord injury: a phase 1 trial with long-term follow-up[J]. Nature Medicine, 2026, 32: 3438-3448. doi: 10.1038/s41591-026-04549-6

[4] Abraham ME, Song F, Glasser A, et al. Intraparenchymal stem cell transplantation for spinal cord injury: a review of clinical trials[J]. Regenerative Medicine, 2026, 21(1): 55-66. doi: 10.1080/17460751.2026.2631270

[5] Bach DH, Giang BV, Nguyen TL. Cell Therapy for Spinal Cord Injury: Mechanistic Insights and Translational Challenges[J]. Cellular and Molecular Neurobiology, 2026. doi: 10.1007/s10571-026-01720-y

[6] Akhlaghpasand M, Tavanaei R, Hosseinpoor M, et al. Effects of Combined Intrathecal Mesenchymal Stem Cells and Schwann Cells Transplantation on Neuropathic Pain in Complete Spinal Cord Injury: A Phase II Randomized Active-Controlled Trial[J]. Cell Transplantation, 2025, 34: 9636897241298128. doi: 10.1177/09636897241298128

[7] Abolghasemi R, Davoudi-Monfared E. Guide for Cell Therapy in Human Chronic Spinal Cord Injury[J]. Tissue Engineering Part C: Methods, 2025. doi: 10.1089/ten.tec.2025.0032

[8] Multiroute administration of Wharton‘s jelly mesenchymal stem cells in chronic complete spinal cord injury: A phase I safety and feasibility study[J]. 2025. PMID: 40503363.

免责说明：本文仅用于传播科普知识，分享行业观点，不构成任何临床诊断建议。本文内容不能替代医生或药剂师的专业建议。干细胞治疗脊髓损伤仍处于临床研究阶段，安全性和有效性尚需更大规模临床试验验证。如有疾病相关问题，请及时咨询专业医疗机构。如有版权等疑问，请随时联系我们。

版权说明：本文来自杭吉干细胞科技内容团队，欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台，转载授权请在网站后台下方留言获取。