脊髓損傷 (SCI) 會(huì )導致局部神經(jīng)元死亡，以及連接大腦和脊髓的上行和下行軸突的斷裂。自一個(gè)多世紀前Ramon y Cajal的開(kāi)創(chuàng )性研究以來(lái)，人們已認識到成人中樞神經(jīng)系統 (CNS) 嚴重損傷的軸突無(wú)法自發(fā)再生，這常常導致永久性功能障礙，包括損傷平面以下的運動(dòng)、感覺(jué)和自主神經(jīng)功能。

目前尚無(wú)獲批的臨床治療方法，可用于急性保護脊髓損傷后的神經(jīng)元和軸突或促進(jìn)其再生，這是一個(gè)巨大的未滿(mǎn)足的醫療需求。

神經(jīng)干細胞研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展為脊髓損傷（SCI）的潛在治療方法開(kāi)辟了新的途徑。通常，神經(jīng)干細胞療法為脊髓損傷（SCI）的治療提供了三種潛在機制：

• (1) 通過(guò)移植分化為中間神經(jīng)元的神經(jīng)干細胞（NSC）來(lái)“重新連接”受損的軸突通路，這些中間神經(jīng)元可在損傷部位充當神經(jīng)元的中繼；
• (2) 通過(guò)移植NSC衍生的少突膠質(zhì)細胞前體細胞（OPC），使損傷部位周?chē)Ｓ嗟乃拗鬏S突進(jìn)行髓鞘再生；
• (3) 如果在損傷后足夠早地注射N(xiāo)SC，則可以提供神經(jīng)保護。

神經(jīng)干細胞移植治療脊髓損傷：2025修復機制解析、臨床試驗突破與轉化前景

2025年7月2號，美國加州大學(xué)圣地亞哥分校神經(jīng)科學(xué)系在國際權威期刊雜志《Translational Neuroscience》發(fā)表了一篇“神經(jīng)干細胞治療脊髓損傷”的文獻綜述。

該綜述研究表明：神經(jīng)干細胞或神經(jīng)祖細胞 (NPC) 移植到嚴重脊髓損傷 (SCI) 部位后能夠存活，分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞，并延伸出大量軸突，延伸至相當長(cháng)的距離，以便與損傷部位下方的宿主神經(jīng)元建立連接。反過(guò)來(lái)，宿主的軸突會(huì )再生到NSC/NPC移植物中，并與移植物來(lái)源的神經(jīng)元形成突觸連接。

因此，NSC/NPC移植物來(lái)源的神經(jīng)元可以作為神經(jīng)元中繼，重建損傷部位的神經(jīng)傳遞，即使在嚴重SCI后也能改善功能結局。

神經(jīng)干細胞（NSC）的分離和特性

神經(jīng)干細胞的定義、起源與基本特性：神經(jīng)干細胞 (NSC) 是神經(jīng)系統的早期干細胞，具有自我更新能力，可分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞（圖1）。它們主要來(lái)源于胚胎干細胞（存在于囊胚內細胞團），在特定轉錄因子作用下，外胚層的一部分胚胎干細胞會(huì )分化為多能神經(jīng)干細胞，定位于神經(jīng)管。NSC在發(fā)育過(guò)程中存在時(shí)間因物種而異，會(huì )快速擴增并構建原始神經(jīng)系統。

神經(jīng)干細胞的分化路徑與特殊類(lèi)型：經(jīng)歷多次分裂后，NSC進(jìn)入中間階段成為神經(jīng)祖細胞，其自我更新能力受限。這些祖細胞分化為兩種限制性前體：神經(jīng)元限制性祖細胞（只產(chǎn)生神經(jīng)元）和神經(jīng)膠質(zhì)細胞限制性祖細胞（只產(chǎn)生星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞）。

最終，這些前體細胞停止分裂，成熟為特定細胞類(lèi)型。此外，胚胎尾部存在一種獨特的雙能祖細胞——神經(jīng)中胚層祖細胞（NMP），可同時(shí)分化為神經(jīng)譜系（如脊髓祖細胞、神經(jīng)嵴細胞）和中胚層譜系。

神經(jīng)干細胞在疾病治療中的應用潛力：目前已有成熟方案可誘導培養的NSC分化為特定功能的成熟細胞類(lèi)型用于細胞替代治療。例如，可誘導產(chǎn)生多巴胺能神經(jīng)元治療帕金森病、紋狀體中間神經(jīng)元治療亨廷頓舞蹈癥、皮層神經(jīng)元治療中風(fēng)。

NSC也可被誘導分化為少突膠質(zhì)細胞，用于治療髓鞘形成障礙性疾病。一些基于NSC的治療策略（如多巴胺能神經(jīng)元治療帕金森?。┮堰M(jìn)入臨床試驗階段。

針對脊髓損傷的神經(jīng)干細胞治療策略：在脊髓損傷（SCI）治療中，主要探索兩種NSC策略：

• 一是移植多能NSC，期望其在損傷部位分化并替代神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞，形成新的神經(jīng)連接；
• 二是移植已定向分化的少突膠質(zhì)細胞祖細胞，旨在為殘留的宿主軸突重新形成髓鞘以恢復部分功能。

第三種潛在機制是移植細胞分泌神經(jīng)保護因子（如生長(cháng)因子），在損傷早期起保護作用。

治療脊髓損傷的神經(jīng)干細胞從哪里來(lái)？

神經(jīng)干細胞的多樣化來(lái)源：早期研究主要使用來(lái)自發(fā)育中脊髓或腦的NSC或組織。如今，NSC及其衍生物有了更廣泛的替代來(lái)源：

• (1) 直接從胚胎干細胞分化而來(lái)；
• (2) 來(lái)自誘導多能干細胞（iPSC，由成熟體細胞經(jīng)重編程獲得）；
• (3) 使用特定轉錄因子組合將體細胞直接重編程為NSC。

這些不同來(lái)源為研究和治療提供了更多選擇，下文將對這些細胞來(lái)源進(jìn)行更詳細的介紹。

01、從發(fā)育中脊髓直接分離的神經(jīng)干細胞

在嚙齒動(dòng)物胚胎發(fā)育的第11至18天或人類(lèi)胚胎發(fā)育的第8至10周，可以直接從發(fā)育中的脊髓分離出神經(jīng)干細胞（NSC）和正在向神經(jīng)元或膠質(zhì)細胞定向分化的祖細胞。

這類(lèi)細胞的關(guān)鍵優(yōu)勢在于其具有脊髓特異性的細胞命運，即傾向于分化為適合脊髓環(huán)境的細胞類(lèi)型（如脊髓興奮性中間神經(jīng)元），這對于在脊髓損傷（SCI）部位重建功能性神經(jīng)突觸中繼至關(guān)重要?；诖藘?yōu)勢，這類(lèi)源自發(fā)育中脊髓的NSC已在臨床試驗中用于治療肌萎縮側索硬化癥（ALS）和脊髓損傷。

02、胚胎干細胞（ESC）向神經(jīng)干細胞的轉化

胚胎干細胞（源自囊胚內細胞團）具有分化為包括神經(jīng)干細胞在內幾乎所有細胞類(lèi)型的潛力。雖然人類(lèi)和小鼠ESC系豐富，但常用SCI模型大鼠的ESC系卻相對稀少。

利用ESC可以生成用于治療的神經(jīng)干細胞及其衍生物：早期研究曾生成少突膠質(zhì)細胞祖細胞（OPC）用于軸突髓鞘再生，現在也能生成NSC用于神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞的替代治療。特別是，近期技術(shù)已能穩定地從人類(lèi)ESC生成并在體外長(cháng)期維持具有脊髓特性的NSC。

03、誘導性多能干細胞（iPSC）向神經(jīng)干細胞的轉化

2006年，山中伸彌團隊首次通過(guò)特定轉錄因子重編程將成體細胞（如成纖維細胞）轉化為誘導性多能干細胞（iPSC）。隨后證實(shí)iPSC也能分化為神經(jīng)干細胞，這為利用患者自體細胞來(lái)源的神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞修復神經(jīng)系統損傷帶來(lái)了巨大希望。

目前，將iPSC誘導為NSC進(jìn)行自體移植的策略已在日本進(jìn)入針對脊髓損傷和肌萎縮側索硬化癥（ALS）的臨床試驗階段。

04、體細胞直接分化為神經(jīng)干細胞

近期，已開(kāi)發(fā)出可直接驅動(dòng)成熟（甚至“有絲分裂后”）體細胞類(lèi)型分化為其他細胞類(lèi)型的技術(shù)。

直接重編程的核心技術(shù)與過(guò)程：體細胞（如成纖維細胞、造血細胞）無(wú)需先逆轉為多能干細胞狀態(tài)，可通過(guò)特定轉錄因子組合（如Sox2、Klf4、c-Myc、Brn2、Brn4、E47/Tcf3、FoxG1）進(jìn)行直接重編程，轉化為神經(jīng)干細胞 (NSC) 甚至成熟神經(jīng)元。該過(guò)程通常從易于獲取的體細胞（如皮膚活檢來(lái)源的成纖維細胞）開(kāi)始，在體外培養體系中誘導其表達這些關(guān)鍵轉錄因子。通過(guò)精確優(yōu)化細胞培養基質(zhì)、添加必要的生長(cháng)因子和小分子化合物，并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的體外培養（通常為1至2個(gè)月），最終可獲得具有神經(jīng)干細胞特性的細胞群體。

優(yōu)勢、應用與前景：這種直接重編程技術(shù)產(chǎn)生的神經(jīng)干細胞（有時(shí)稱(chēng)為誘導性神經(jīng)干細胞，iNSC），與胚胎干細胞 (ESC) 或誘導多能干細胞 (iPSC) 衍生的NSC以及源自發(fā)育中脊髓的神經(jīng)祖細胞一樣，都是脊髓損傷等疾病細胞治療的潛在來(lái)源。其顯著(zhù)優(yōu)勢在于避免了多能干細胞階段，可能縮短時(shí)間并降低致瘤風(fēng)險，同時(shí)具備自體移植潛力（尤其當使用患者自身體細胞時(shí)）。

雖然這些不同來(lái)源的NSC在特性、表觀(guān)遺傳印記、安全性（如染色體穩定性）和最終分化潛能上仍需深入研究，但該技術(shù)為獲得患者特異性神經(jīng)干細胞用于修復（如分化為少突膠質(zhì)細胞前體以促進(jìn)髓鞘再生）提供了新的重要途徑，相關(guān)臨床應用正在探索中。

體內研究發(fā)現神經(jīng)干細胞治療脊髓損傷的三大作用機制

1.神經(jīng)保護機制：神經(jīng)干細胞（NSC）移植后可通過(guò)分泌神經(jīng)營(yíng)養因子（如VEGF、FGF-2）和調節免疫微環(huán)境發(fā)揮神經(jīng)保護作用。研究表明，移植的NSC能在損傷早期（如傷后10天內）調節免疫細胞因子（如IL-1α、IL-6、IL-10），降低炎癥反應和細胞死亡，促進(jìn)血管生成，從而保護殘留的脊髓組織并縮小損傷范圍。這種保護作用為后續修復創(chuàng )造了更有利的微環(huán)境。

2.軸突髓鞘再生策略：針對脊髓損傷后殘留軸突的功能恢復，研究重點(diǎn)聚焦于移植少突膠質(zhì)細胞前體細胞（OPC）實(shí)現髓鞘再生。胚胎干細胞（ESC）或誘導多能干細胞（iPSC）分化的OPC被植入損傷區周邊（而非損傷腔），可包裹宿主軸突形成髓鞘，減少空洞并改善神經(jīng)傳導。

例如，Tsuji團隊在小鼠實(shí)驗中證實(shí)iPSC來(lái)源的NSC能促進(jìn)髓鞘再生和軸突生長(cháng)，并已啟動(dòng)全球首個(gè)相關(guān)臨床試驗（jRCTa031190228），在患者傷后24天內移植人iPSC-NSC。

3.功能性神經(jīng)中繼重建：NSC的核心潛力在于分化為神經(jīng)元后形成跨損傷區的”神經(jīng)中繼”。移植的NSC可分化成興奮性中間神經(jīng)元，替代丟失的神經(jīng)元并充當”橋梁”，重新連接斷裂的上下行神經(jīng)通路。

同時(shí)，其分化的膠質(zhì)細胞（如星形膠質(zhì)細胞）可支持宿主軸突再生。這種結合神經(jīng)元替代與回路重建的策略，旨在恢復運動(dòng)感覺(jué)傳導功能，是當前研究的重點(diǎn)方向。

神經(jīng)干細胞移植治療脊髓損傷的臨床試驗

NSC/NPC的臨床試驗始于20世紀90年代末，將人類(lèi)胎兒脊髓組織移植到患有脊髓空洞癥的SCI患者體內，主要目的是防止囊腫進(jìn)一步擴大。該試驗并未得出結論，也未報告功能恢復情況。此后，人們使用不同來(lái)源的神經(jīng)干細胞進(jìn)行了多項I/II期臨床試驗。

所有這些研究的主要目的是使初次損傷后保留的軸突重新髓鞘化，并可能保護剩余的脊髓組織免于繼發(fā)性退化。這些試驗的基礎是三大細胞來(lái)源。

1. 胚胎干細胞衍生的少突膠質(zhì)細胞祖細胞（OPC）的臨床試驗

2011年，源自人類(lèi)胚胎干細胞（ESC）的少突膠質(zhì)細胞祖細胞（OPC）是首個(gè)治療脊髓損傷人體試驗的ESC衍生細胞產(chǎn)品。

2012年，Geron公司贊助了一項評估人類(lèi)胚胎干細胞療法的首次人體臨床試驗。該實(shí)驗是針對5名胸椎SCI患者的初始I期研究，并證明了其安全性。

2022年，在一項少突膠質(zhì)細胞祖細胞治療亞急性頸脊髓損傷患者的1/2a期劑量遞增研究中（NCT02302157，25名頸椎損傷患者）。

結果清晰地證明了其安全性，同時(shí)表明幾乎所有患者都能恢復一個(gè)節段的神經(jīng)功能，三分之一的患者至少能恢復一側的兩個(gè)節段的神經(jīng)功能。該研究提供了寶貴的信息，可用于評估干細胞治療亞急性SCI的后續步驟。

2. 胎兒腦神經(jīng)干細胞（HuCNS-SC?）的研究與終止

Stem Cells Inc.公司基于胎兒腦神經(jīng)干細胞（NSCs）開(kāi)展了兩項臨床試驗：首項針對12例胸椎損傷（NCT01321333），第二項計劃納入31例慢性頸椎損傷患者（NCT02163876）。研究顯示移植細胞總體安全，但功能改善效果未達到預設閾值，導致項目提前終止，公司最終停止了脊髓損傷研究計劃。這一結果凸顯了胎兒源干細胞在促進(jìn)顯著(zhù)功能恢復方面的局限性。

3. 胎兒脊髓神經(jīng)干細胞（NSI-566）及其他進(jìn)行中試驗

2018年，進(jìn)行了一項神經(jīng)干細胞移植治療慢性脊髓損傷的首次人體I期研究，測試了人脊髓源性神經(jīng)干細胞 (NSI-566) 移植治療慢性脊髓損傷 (SCI) 的可行性和安全性。

在本臨床試驗中，四名T2-T12脊髓損傷 (SCI) 患者接受了治療，包括移除脊柱內固定物、椎板切除術(shù)和硬脊膜切開(kāi)術(shù)，隨后進(jìn)行六次中線(xiàn)雙側立體定向注射 NSI-566 細胞。所有受試者均對手術(shù)耐受良好，迄今為止（移植后18-27個(gè)月）未出現嚴重不良事件。

在兩名受試者中，使用ISNCSCI運動(dòng)和感覺(jué)評分檢測到一至兩個(gè)級別的神經(jīng)功能改善。我們的研究結果支持 NSI-566 移植至脊髓損傷部位的安全性，并且其中三名受試者的早期潛在療效跡象值得在劑量遞增研究中進(jìn)一步探索NSI-566細胞。

• 神經(jīng)干細胞移植治療脊髓損傷的長(cháng)期臨床療效如何？安全性怎么樣？

2025年1月，來(lái)自加利福尼亞大學(xué)等研究機構的科學(xué)家們，經(jīng)過(guò)五年的臨床跟蹤研究，在《Cell Reports Medicine》期刊上發(fā)布了題為《Long-term clinical and safety outcomes from a single-site phase 1 study of neural stem cell transplantation for chronic thoracic spinal cord injury》的研究報告，研究者取得了一些令人鼓舞的成果：

移植安全性得到驗證：四名患者在手術(shù)后均耐受良好，沒(méi)有出現嚴重的不良反應（SAEs）。盡管其中一名患者因術(shù)后并發(fā)感染去世，但整體來(lái)看，神經(jīng)干細胞移植在短期和長(cháng)期內都表現出較高的安全性。

神經(jīng)運動(dòng)功能和感覺(jué)功能得到改善：研究報告顯示，4例受試者均能良好地耐受干細胞移植手術(shù)，其中2例受試者在移植后5年內，獲得了持久的肌電圖量化神經(jīng)功能改善證據，且神經(jīng)運動(dòng)和感覺(jué)評分有所提高。另外兩項尚未公布結果，韓國一項研究使用ESC衍生的PSA-NCAM陽(yáng)性神經(jīng)前體細胞（NCT04812431），以及日本一項研究將iPSC衍生的神經(jīng)干細胞移植至亞急性患者，目前尚未公布結果。

4. 共同挑戰與未來(lái)方向

上述試驗均采用在損傷區周邊（或部分侵入損傷腔）注射細胞的策略，且均未聯(lián)合生長(cháng)因子支持移植細胞存活。研究表明，缺乏生長(cháng)因子可能導致移植物在損傷核心難以長(cháng)期存活。盡管所有試驗因樣本量小無(wú)法驗證療效，但一致證實(shí)了干細胞/祖細胞移植的基本安全性。未來(lái)需優(yōu)化細胞遞送策略、結合神經(jīng)營(yíng)養因子或生物材料，并在更大規模試驗中驗證功能恢復效果。

神經(jīng)干細胞治療脊髓損傷的未來(lái)展望

移植神經(jīng)干細胞 (NSC) 的軸突生長(cháng)及其與宿主神經(jīng)元的重新連接為脊髓損傷 (SCI) 的治療帶來(lái)了希望。我們的方法旨在在損傷部位形成修復性神經(jīng)中繼。我們相信，我們的方法已經(jīng)成熟，值得進(jìn)行臨床試驗。

核心策略與臨床轉化潛力：神經(jīng)干細胞（NSC）移植的核心目標是通過(guò)在損傷部位構建功能性神經(jīng)中繼，促進(jìn)新生軸突生長(cháng)并與宿主神經(jīng)元重新連接。這一策略已從臨床前研究發(fā)展到成熟階段，具備開(kāi)展人體臨床試驗的條件。

未來(lái)工作將聚焦于優(yōu)化移植方案，例如將NSC與生物工程支架結合，以引導軸突定向延伸并形成更精確的神經(jīng)回路連接；同時(shí)，通過(guò)遞送神經(jīng)營(yíng)養因子或軸突導向分子（如Netrin、Slit等），可特異性引導移植物軸突靶向宿主的運動(dòng)控制區域，提升神經(jīng)中繼的精準性和功能效率。

增效技術(shù)與協(xié)同挑戰：進(jìn)一步增效策略包括：

①在移植物中富集興奮性神經(jīng)元（如脊髓V2a中間神經(jīng)元），增強下行運動(dòng)信號傳導能力；

②通過(guò)抑制宿主PTEN基因等途徑，激活成年軸突的再生潛能，促進(jìn)其與移植神經(jīng)元的整合；

③結合定制化康復訓練與硬膜外電刺激，強化新回路的可塑性和功能適應性。

然而，需警惕軸突”過(guò)度生長(cháng)”可能導致異常神經(jīng)連接的風(fēng)險。當前領(lǐng)域已突破”能否再生”的瓶頸，正邁向”如何精準引導再生”的新階段——優(yōu)化神經(jīng)生長(cháng)的方向性、安全性與功能整合，是未來(lái)臨床試驗的核心挑戰。

參考資料：[1]:Lu, P., Sinopoulou, E., Rosenzweig, E.S., Blesch, A., Tuszynski, M.H. (2025). Neural Stem Cells for Spinal Cord Injury. In: Tuszynski, M.H. (eds) Translational Neuroscience. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-89307-0_14

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