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神经干细胞移植治疗脊髓损伤的长期临床疗效如何?安全性怎么样?

脊髓损伤(SCI)因神经信号传递中断导致瘫痪、感觉丧失,传统疗法仅能缓解症状,无法实现神经再生。近年来,​神经干细胞(NSCs)移植凭借其多向分化、神经营养及免疫调节能力,成为修复脊髓损伤的焦点。

2025年3月,日本庆应义塾大学的研究团队宣布,利用诱导多能干细胞(iPS细胞)衍生的神经干细胞治疗脊髓损伤取得重大突破。研究中,4名因脊髓损伤而完全瘫痪的患者接受了200万个iPS细胞衍生的神经干细胞移植。经过一年的观察,1名患者能够独立站立并开始步行训练,1名患者可以活动部分肢体,另外2名患者改善不明显,但所有患者均未出现严重副作用。

神经干细胞移植治疗脊髓损伤的长期安全性怎么样?临床效果如何?

神经干细胞干细胞移植治疗脊髓损伤的长期临床疗效和安全性怎么样?又是什么机制原理维持患者长期疗效和安全性持续稳定呢?评估神经干细胞移植治疗脊髓损伤长期疗效和安全的指标是哪些呢?本文基于全球多项长期临床研究,系统解析其长期疗效与安全性,为患者与研究者提供科学参考。

神经干细胞移植的疗效源自于哪里?

  • 细胞替代与突触重建:移植的干细胞可分化为神经元和胶质细胞,填补损伤区域,重建神经回路。
  • 神经营养因子分泌:干细胞分泌BDNF、GDNF等因子,促进轴突再生和髓鞘修复。
  • 免疫调节与抗炎:抑制M1型巨噬细胞活化,减少TNF-α、IL-6等炎性因子,改善损伤微环境。

神经干细胞移植治疗脊髓损伤的长期临床疗效和安全性如何评估

长期临床疗效

  • 肢体运动能力增强:在长期随访中,部分患者表现出持续的运动功能改善。
  • 心理状态改善:随着身体功能的持续恢复,患者的心理状态也得到改善,焦虑和抑郁等情绪障碍减轻。
  • 神经病理性疼痛减轻:长期随访显示,部分患者在移植后疼痛评分有所改善,神经病理性疼痛得到缓解。
  • 损伤区域修复:通过磁共振成像(MRI)检查,可以看到脊髓损伤区域的组织结构得到一定程度的修复,神经纤维的连续性得到改善。

长期安全性的评估标准

肿瘤与免疫排斥风险

  • 肿瘤发生监测:通过长期随访(如5年)的MRI或CT等影像学手段,评估损伤区域及全身是否存在畸胎瘤、恶性肿瘤等异常增生。
  • 免疫反应追踪:定期检测供体特异性人类白细胞抗原(HLA)抗体,并分析其是否针对移植细胞。例如,研究中仅1例患者检测到非特异性HLA抗体,且未引发排斥反应。

神经功能稳定性与退化风险

  • 运动与感觉评分:采用国际标准ISNCSCI评分、SCIM评分等工具,持续追踪患者神经功能的改善或退化。例如,两名受试者在移植后5年仍保持稳定的神经功能改善(如肌力提升、感觉恢复)。
  • 电生理学验证:通过肌电图(EMG)和脑运动控制评估(BMCA),监测新出现的自主肌肉活动或神经信号传导异常,确认神经再生效果的持久性。

影像学与脊髓结构稳定性

  • MRI与DTI评估:定期进行脊髓MRI检查,观察损伤部位是否有水肿、积液或异常增强信号;弥散张量成像(DTI)用于监测白质纤维束的形态变化。结果显示,所有患者脊髓软化灶形态稳定,未出现结构恶化。

全身系统并发症与代谢平衡

  • 血液与代谢指标:长期监测血常规、肝肾功能、炎症因子(如IL-6、TNF-α)等指标,确认干细胞未引发系统性免疫紊乱或代谢失衡。
  • 感染与疼痛管理:记录术后感染事件(如败血症)是否与移植相关,并评估神经病理性疼痛的长期变化。例如,两名患者术后疼痛评分持续下降。

生物标志物动态预警

  • 炎症与再生标志物:定期检测IL-1α、IL-6等炎症因子,以及神经特异性标志物(如hNSE、GFAP),评估免疫激活与神经修复的平衡状态。
  • 基因与表观遗传分析:筛查HLA-DRB1 * 04等易感基因,预测个体化风险;结合microRNA(如miR-21)动态监测,优化安全预警阈值。

神经干细胞移植治疗脊髓损伤的长期临床疗效如何?安全性怎么样?

长期临床疗效:神经损伤和运动功能得到改善(5年随访)

2024年,威科医疗健康的研究人员在国际期刊《Neurosurgery》上发布了一篇《2018 年神经干细胞移植治疗慢性颈脊髓损伤 I 期研究的临床和安全性结果》长达五年随访的研究结果。

神经干细胞移植治疗慢性颈脊髓损伤 I 期研究,长达五年的随访,患者神经损伤水平和运动功能改善,患者对该手术的耐受性良好。

2018 年神经干细胞移植治疗慢性颈脊髓损伤 I 期研究的临床和安全性结果

三名患者接受了双侧 NSI-566 植入,并进行了长达 60 个月的随访,其中包括 ISNCSCI 评分、功能和疼痛调查、肌电图 (EMG) 和脑运动控制评估 (BMCA) 等前瞻性数据收集。

患者神经损伤水平和运动功能改善:

受试者 0202 是一名 23 岁男性,患有 C7 神经系统损伤水平 (NLI)。

  • ISNCSCI 评估显示双侧运动 (C7-C8) 在 36-60 个月时得到改善
  • BMCA 在 42 个月时显示肘部屈曲/伸展 (F/E) 期间右侧肱三头肌出现新的反应。
  • EMG 分析在 12 个月时发现右侧肱三头肌出现新的 MUAP

受试者 0203 是一名 56 岁男性,患有 C6 NLI。

  • 细胞移植后长达 54 个月,ISNCSCI 评分无变化。
  • 双侧耸肩时左斜方肌的 BMCA 记录和被动髋部 F/E 时左髋内收肌的 BMCA 记录显示 12 个月时出现新的活动。
  • 12 个月时的 EMG 记录发现右三角肌出现新的 MUAP。

受试者 0206 是一名 37 岁男性,患有 C6 NLI。

  • 细胞移植后长达 60 个月,ISNCSCI 评分、BMCA 或 EMG 均未见变化。

安全性评估:所有患者对该手术的耐受性良好,植入 NSI-566 未导致严重不良事件。

结论: NSI-566 移植治疗脊髓损伤5年随访内,患者神经损伤水平和运动功能改善得到改善,植入 NSI-566 未导致严重不良事件。可以达到神经干细胞移植治疗脊髓损伤长期疗效的目标。

2024年12月17日,加州大学圣地亚哥分校医学院研究人员在国际期刊《Cell Reports Medicine》上发表了一篇关于《神经干细胞移植治疗慢性胸椎脊髓损伤的单中心 I 期临床研究的长期临床和安全性结果》的研究。

神经干细胞移植治疗慢性胸椎脊髓损伤的单中心 I 期临床研究的长期临床和安全性结果

神经干细胞移植治疗慢性胸椎脊髓损伤的单中心 I 期临床研究5年的随访结果,患者神经水平、疼痛症状、神经生理反应以及患者活动功能改善

神经水平改善

神经系统反应

体格检查显示两名患者的神经损伤水平 (NLI)、运动评分和感觉评分均有所改善。与细胞移植两年后的神经系统评分相比,5 名受试者 001 的改善水平从两年时的 2 个水平(改善)下降到五年时的​​ 1 个水平。受试者 010 的改善在两年和五年时均保持稳定在 1 个水平的神经系统改善。

ISNCSCI 考试成绩从初筛到 60 个月的变化显示
ISNCSCI 考试成绩从初筛到 60 个月的变化显示

停止免疫抑制治疗

在所有四名受试者中,移植后 12 周停用他克莫司和霉酚酸酯。受试者拒绝在植入后进行额外的输血或血液制品,当 12 个月和 18 个月出现类似的抗 HLA 抗体结果时,排除了旁观者免疫反应。结论是患者体内存在的免疫反应与 NSC 治疗无关。

疼痛症状改善

疼痛和脊髓独立性测量

四名患者中的两名(001 和 006)术后疼痛评分总体下降,包括过渡区不适和异常性疼痛、手术部位疼痛以及其他部位的神经性疼痛和伤害性疼痛。

患者 008 的疼痛略有增加,患者 010 的疼痛评分基本保持不变。三名患者(001、006 和 010)的生活质量 SCIM 评分没有显著变化。患者 008 因骶骨溃疡在 30 个月时发生 SAE,SCIM 评分大幅下降。

从筛查到 60 个月的疼痛和脊髓独立性趋势
从筛查到 60 个月的疼痛和脊髓独立性趋势

影像学评估中损伤部位未见并发症

通过 MRI 和 DTI 成像评估动态反应

在 NSC 注射后,没有放射学证据表明出现即时或延迟并发症,包括术后即时或随访成像中没有出现新的脊髓或软组织水肿区域、增强或肿胀或积液。在纯解剖或扩散张量序列中均未观察到脊髓脊髓软化症的可见形态变化。

在所有四名患者中,弥散张量成像 (DTI) 成像显示在损伤部位和损伤部位的前端/尾部脊髓束外观稳定,但未显示重塑或纤维束造影改善的广泛证据。

MRI颈胸T2矢状图和AvDC矢状图
MRI颈胸T2矢状图和AvDC矢状图

神经生理反应以及患者活动功能改善

受试者 001(T8 水平损伤)

  • EMG 显示移植后四周左 T9 和右 T10 腹直肌和椎旁肌有活动
  • 27 个月时,双侧 T10 椎旁活动改善为更显著
  • BMCA 还显示 27 个月时下肢肌肉对强化动作有了新发展的反应。
  • 60 个月时,记录到右侧胫骨前肌和右脚趾有持续的 EMG 活动,针刺 EMG 也显示左侧 T11 和 T12 双侧腹直肌有了新的自主控制。

受试者 006(T7 水平损伤)

  • 2 个月的 EMG 分析显示右侧腹直肌和双侧 T6 至 T8 椎旁肌出现了新的自主活动。
  • 移植后 18 个月,患者在双侧 T9 处插入 EMG 针头时出现了感觉。
  • 从 36 到 54 个月,新的 EMG 分析显示 T10 双侧腹直肌和 T10–T11 椎旁肌的控制得到改善
  • 在 60 个月时,BMCA 显示下肢对强化操作产生了新出现的肌肉反应。

移植后 6 到 36 个月,受试者 010(T5 损伤水平)继续在 T7 右侧浅表椎旁肌中显示 EMG 活动,BMCA 在 42 个月时显示下肢对强化操作产生了新出现的肌肉反应。

BMCA 识别自愿或强化动作引发的 EMG 活动
BMCA 识别自愿或强化动作引发的 EMG 活动

结论:两名受试者在移植后五年有持久的肌电图量化神经系统改善证据以及神经运动和感觉评分增加,可以达到神经干细胞移植治疗脊髓损伤的长期疗效的目标

长期安全性的评估

这是一项 1 期前瞻性、开放标签、非盲、非随机、美国食品药品管理局 (FDA) 批准的临床试验 (NCT02354625),旨在评估移植 ahSC 对慢性 SCI 患者的安全性。接受试验后,参与者连续 10 个月参与现场研究活动,并在移植后继续接受 5 年的监测

结论:在整个研究过程中,八名参与者共记录了 54 起不良事件。没有严重不良事件。十四起不良事件肯定或可能与研究程序有关,并与运动和康复训练(皮肤擦伤和吊带刺激、肌肉或关节疼痛)或移植手术(头痛、恶心、感觉减退)有关。泌尿道感染和皮肤损伤最为常见,这与慢性 SCI 人群所经历的问题一致。可以达到神经干细胞移植治疗脊髓损伤长期安全性的目标。

影响神经干细胞移植治疗脊髓损伤的因素有哪些

细胞来源与分化能力

  • 内源性NSCs:存在于脊髓中央管室管膜区,激活后可迁移至损伤部位,但再生能力有限且易分化为星形胶质细胞形成瘢痕。
  • 外源性NSCs:包括胚胎来源(伦理争议大)、诱导多能干细胞(iPSCs)分化或体细胞直接转分化(iNSCs)。iNSCs通过转录因子重编程生成,绕过多能状态,降低致瘤风险。
  • 基因修饰NSCs:通过CRISPR等技术增强神经营养因子(如BDNF、GDNF)分泌或抵抗炎症因子,动物模型中可提升轴突再生率30%-50%。

移植策略

  • 病灶内注射:直接靶向损伤区域,但需开颅或椎板切除,创伤大且细胞存活率仅10%-20%。
  • 鞘内/脑脊液注射:经腰椎穿刺注入蛛网膜下腔,细胞可随脑脊液扩散至全中枢神经系统,操作简便但靶向性差。
  • 静脉注射:非侵入性但入脊髓效率低(<5%),需多次输注维持疗效。

患者个体差异

损伤程度与病程阶段

  • 不完全性损伤(AIS分级C-D级)患者神经通路保留较多,运动功能恢复概率比完全性损伤高3-5倍。
  • 窗口期选择:亚急性期(损伤后7-14天)移植效果最佳,此时炎症减轻且瘢痕未完全形成,细胞存活率比急性期高60%。

年龄与遗传背景

  • 年轻患者(<50岁)因神经可塑性强,UPDRS评分改善幅度可达30%-40%,而老年患者需更高剂量或联合治疗。
  • 携带Nogo受体(NgR)基因变异者可能对NSCs响应较弱,需结合基因检测定制方案.

神经干细胞移植治疗脊髓损伤的疗效受细胞质量、移植策略、宿主微环境等多因素协同影响。未来需突破基因编辑精准调控、生物材料-细胞复合体开发及个体化治疗方案的优化。

总结

综上所述,神经干细胞移植为脊髓损伤治疗开辟了新路径,其长期安全性已得到初步验证,且对脊髓损伤患者的疗效显著。随着2025年干细胞技术的突破及更大规模III期试验的推进,希望这一疗法在未来5-10年内成为临床常规选项。

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参考资料:

1.https://journals.lww.com/neurosurgery/abstract/2025/04001/2018_clinical_and_safety_outcomes_from_a_phase_i.627.aspx

2.https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(24)00612-8

3.Gant KL, Guest JD, Palermo AE, Vedantam A, Jimsheleishvili G, Bunge MB, Brooks AE, Anderson KD, Thomas CK, Santamaria AJ, Perez MA, Curiel R, Nash MS, Saraf-Lavi E, Pearse DD, Widerström-Noga E, Khan A, Dietrich WD, Levi AD. Phase 1 Safety Trial of Autologous Human Schwann Cell Transplantation in Chronic Spinal Cord Injury. J Neurotrauma. 2022 Feb;39(3-4):285-299. doi: 10.1089/neu.2020.7590. Epub 2021 May 3. PMID: 33757304; PMCID: PMC9360180.

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