神经干细胞移植在神经退行性疾病中的研究进展

杭吉干细胞科技

2022-04-21

神经退行性疾病是一类可导致感觉丧失、运动功能丧失和记忆衰竭等症状的难治性疾病，发病因素主要与脑损伤、年龄、基因等相关。

常见的代表性疾病有创伤性脑损伤（TBI）、脊髓损伤（SCI）、中风（Stroke）、阿尔茨海默病AD）及帕金森综合征(PD)等。

内源性神经细胞的可修复性不足或治疗失败是治疗该类疾病的重要障碍。

传统治疗方法虽能延缓疾病进展，但局限性明显。而神经干细胞移植作为一种潜在的新型治疗方式能够有效促进神经细胞的功能恢复及组织再生，在神经退行性疾病的治疗应用方面前景广阔。

神经干细胞作用及分布

神经干细胞（NSC）能够分化为多种细胞谱系，这些细胞谱系包括神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞等，在神经再生中起到重要的作用。

神经干细胞分布在整个发育中的大脑中，位于大脑中的两个主要神经源性生态位——侧脑室的脑室下区（SVZ）和海马齿状回的颗粒下区（SGZ）。

神经干细胞来源

神经干细胞移植所需要的细胞量巨大，细胞来源已成为神经干细胞移植应用于临床治疗及科学研究必须解决的首要问题。研究表明，具有自我更新能力的神经干细胞能够从啮齿动物的胚胎组织和人脑组织中分离出来。

目前已明确可从三种来源获得神经干细胞，包括从原代组织中直接提取、从多能干细胞中分化以及从体细胞中转分化。

神经干细胞在神经退行性疾病治疗中的作用

基于干细胞的移植，特别是使用来自iPSC、ESC或NSC的神经元和神经胶质细胞，将成为神经退行性疾病的常规治疗方法，并且可能通过不同的机制，如：

①神经干细胞再分化为神经元和胶质细胞，分泌神经营养因子等，改善受损神经元的存活情况；

②促进损伤部位的血管生成和神经再生；

③启动小胶质细胞或周围造血细胞所介导的抗炎作用，保护新生血管；

④促进神经纤维的修复和再生，恢复神经动作电位。

创伤性脑损伤

创伤性脑损伤（TBI）是一种常见疾病，其主要损害是血脑屏障（BBB）破坏和神经元坏死。血脑屏障破坏导致缺氧增加，造成神经损伤和死亡，损伤神经元释放异常神经递质导致兴奋性毒性细胞损伤和死亡，继而出现慢性炎症及进一步的细胞损伤等病理表现。

研究发现，细胞治疗已成为TBI的一种新型治疗方式，多种类型的细胞都可用于TBI的治疗，NSC、ESC、NPC、MSCs等。

目的：探讨应用神经干细胞移植治疗外伤性颅内血肿后遗症的临床疗效。

方法：对20例外伤性颅内血肿后遗症患者行腰椎穿刺蛛网膜下腔注入神经干细胞，并于第1次术前和第4次术后半年进行功能独立性评定(FIM)。

结果：患者自我料理、括约肌控制、活动和转移、运动、交流、社会认知都有明显改善(P＜0.01)。

结论：神经干细胞移植可以改善外伤性颅内血肿患者损伤的症状和体征，提高患者生活质量。

脊髓损伤

脊髓损伤（SCI）可破坏神经脉冲传导信号，导致脊髓的正常功能发生暂时或永久的变化，是最致残的神经系统疾病之一。目前，SCI的治疗策略主要是促进大脑和脊髓受损神经元的神经再生及突触重塑以恢复神经功能。

Lu等的一项研究显示，神经干细胞移植能够特异性支持脊髓损伤后的轴突再生。

目的：探讨神经干细胞移植治疗脊髓损伤的临床效果。

方法：对18例患者采用神经干细胞移植治疗脊髓损伤，对所有患者的手术前、手术后神经功能的情况进行评价分析。

结论：神经干细胞移植能够明显改变患者的感觉、运动、排汗等功能,使患者的神经功能得到明显的改善。

中风

中风（stroke）是一种急性脑血管疾病，包括缺血性和出血性中风。

已有报道发现，人类iPSCs或ESCs衍生的NSC系在缺血性和出血性中风动物模型中提供神经营养因子并促进血管生成和神经生成。即移植的NSC可以通过分化为成熟的神经细胞类型并整合到宿主脑组织中充当细胞替代疗法，促进血管生成并启动神经修复机制，包括突触重组和神经发生。

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近年来，能够产生成熟神经细胞等多种细胞类型的NSC系得到发展，包括从胎儿组织、胚胎干细胞（ESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）中分离出的NSC，都被证明能促进中风和类似神经障碍后的恢复。

阿尔茨海默病

阿尔茨海默病（AD）是一种因大脑皮层和皮层下区域神经元数量显著减少导致的记忆丧失和认知障碍疾病。

由于神经营养因子在突触可塑性、神经元健康以及学习和记忆中发挥重要作用，因此恢复AD大脑中丢失的神经营养因子是治疗的关键所在。

Marsh等的研究将正常小鼠NSC移植到老年AD小鼠的海马体中观察到，NSC移植可以改善海马突触密度，挽救海马体依赖性学习和记忆，为改善认知提供了潜在的结构基础。

帕金森综合征

帕金森综合征（PD）是仅次于阿尔茨海默病的第2种最常见的神经退行性疾病，影响全球超过600万人，其临床表现主要是是运动功能障碍，具体特征表现为运动迟缓、肌强直、静止性震颤和姿势不稳。

研究人员发现，神经元的缺失导致纹状体多巴胺能（DA）神经元的缺乏，是PD发病的主要原因。

目的：探讨神经干细胞移植治疗帕金森病的有效性以及安全性。

结果与结论：12周龄胚胎培养的神经干细胞可在体外稳定扩增，并且具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的能力。

通过随访发现神经干细胞移植能有效控制帕金森病病理进程、恢复受损脑功能，改善患者的神经功能，无明显并发症。可见应用体外长期扩增的人类神经干细胞移植治疗帕金森病是可行和有效的。

未来展望

多个临床试验数据表明，神经干细胞移植后能够改善多种神经退行性疾病或急性脑损伤，患者总体状况得到改善；与单独使用传统药物治疗相比，同时接受神经干细胞移植的病人拥有更好的效果。随着研究的进展，神经干细胞将为神经系统性疾病患者带来康复的希望。