神经修复学杂志：神经干/祖细胞移植治疗慢性脊髓损伤的临床研究进展

脊髓损伤（SCI）是一种严重的致残性神经系统疾病，可导致活动能力受损、感觉功能紊乱和自主神经功能障碍。神经干细胞/祖细胞（NSPC）移植被认为是促进功能恢复的有前景的治疗策略。尽管多数研究聚焦于SCI早期阶段，但临床上大多数患者处于慢性期，针对慢性SCI的临床试验更能揭示潜在疗效。

研究背景

近期，由华中科技大学同济医学院附属同济医院神经外科领衔的多机构团队，在国际期刊《神经修复学杂志》发表综述，系统总结了不同来源NSPC移植治疗慢性SCI的进展[1]：

啮齿类NSPC移植在损伤部位可存活、分化并支持再生，但需联合治疗才能诱导功能性运动恢复；

人类NSPC移植（单独或联合治疗）显示出显着治疗潜力；

临床试验以安全性和可行性为主要终点，长期随访数据呈现积极趋势。

啮齿动物神经干/祖细胞移植治疗慢性脊髓损伤已显示初步疗效

研究背景与细胞分化特性：研究者利用成年或胚胎啮齿动物中枢神经系统（CNS）来源的神经干/祖细胞（NSPCs），将其移植至慢性脊髓损伤模型，以评估其存活、分化、整合能力及功能恢复效果。不同来源的NSPCs表现出显着分化差异：成体脊髓NSPCs主要分化为少突胶质细胞和星形胶质细胞；胚胎干细胞（ESC）或胎儿脊髓来源的NSPCs则具备更强的神经元分化潜能；而胎儿大脑皮层NSPCs则以分化为星形胶质细胞为主。这种分化倾向性表明，细胞来源是决定移植后神经谱系定向的关键因素。

存活率挑战与应用局限：值得注意的是，经体外培养扩增的NSPCs移植至慢性背柱损伤模型后，其存活率显着低于新鲜分离的胎儿CNS-NSPCs。尽管诱导多能干细胞（iPSC）可作为NSPCs的替代来源，但啮齿类iPSC衍生的NSPCs在慢性脊髓损伤治疗中的应用尚未充分探索，相关疗效数据仍较匮乏。这些发现提示，优化细胞制备流程（如减少体外培养）可能对提升移植存活率至关重要，而iPSC-NSPCs的治疗潜力有待进一步验证。

对啮齿类脑源神经干/祖细胞单独移植治疗慢性脊髓损伤（SCI）疗效局限性

存活与整合的矛盾及微环境影响：在慢性SCI模型中，啮齿类成体脑源NSPCs的初始存活率较低，可能与慢性期形成的星形胶质瘢痕及抑制因子阻碍细胞迁移整合有关。然而，部分研究显示此类细胞仍具备形成神经元中继的潜力，暗示其存活能力存在争议。这种差异或与”慢性期”定义相关：SCI后早期（如损伤区周围富集硫酸软骨素蛋白聚糖CSPGs）与晚期（如3个月后CSPGs局限于瘢痕核心）的微环境显着不同。 RNA测序表明，移植时间点（亚急性期vs慢性期）对胎儿脑源NSPCs的转录组无影响，提示疗效受限的主因是慢性损伤微环境抑制宿主-移植物交互，而非细胞自身特性。

根本局限与优化方向：啮齿类脑源NSPCs的核心局限在于其多向分化能力不足及区域特异性错配——脑源细胞难以适应脊髓微环境。相比之下，人类研究证实：将hESCs/hiPSCs定向分化为脊髓型NSPCs（而非脑型）更能促进宿主神经环路整合与皮质脊髓束再生。这揭示了细胞来源的区域适配性对功能恢复的关键作用。因此，单独移植啮齿类NSPCs疗效有限，未来需探索联合策略（如抗瘢痕治疗或神经营养支持）以突破微环境限制，同时优先发展脊髓特化型NSPCs移植方案。

神经保护与分化因子

为优化SCI环境，研究者使用了多种神经保护与分化因子作为辅助治疗，发挥促进细胞存活、分化、轴突生长、突触与髓鞘形成以及调节炎症等作用。多数研究在亚急性SCI阶段进行，其在慢性SCI中的适用性仍待探索。其中，神经营养因子3（NT-3）的作用在慢性SCI中有所研究。改良的人源NT-3（NT-3/D15A）可结合并激活TrkB和TrkC受体，通过神经营养信号促进细胞存活、增殖及轴突髓鞘化。

一项研究证实，移植表达突变型NT-3/D15A的NSPCs可增强髓鞘形成，并在慢性期促进部分后肢功能恢复。但该实验中的细胞存活率仍然很低，且未能填充损伤区域。移植细胞来源的再髓鞘化功能仍需通过电生理进一步验证。此外，该研究仅采用BBB评分作为运动功能指标，未能全面反映运动功能改善情况。

康复方法

除联合生化干预外，康复训练可驱动保留的神经环路可塑性，促进轴突萌发，从而恢复功能。 NSPC移植联合跑台训练进一步促进了神经元分化，改善了脊髓传导性、中枢模式发生器活性和营养支持，显着促进了运动恢复。

在颈髓SCI模型中，前肢功能训练也获得了类似疗效。在严重双侧颈椎挫伤后1个月进行康复与移植联合治疗，可显着恢复前肢抓握功能，并增强损伤区宿主皮质脊髓轴突的再生。除改善运动功能外，细胞移植疗法还改善了慢性SCI个体的感觉功能障碍。类似地，跑台训练联合NSPC移植可减轻痛觉相关行为表现，如热性异常痛和粗触-压力性痛觉过敏明显缓解，但对细触-压力性痛觉过敏无显着影响。

综上研究表明，啮齿类NSPC移植联合ChABC改善微环境、神经营养因子以及康复训练，可促进慢性SCI的运动功能恢复，而单独移植啮齿类NSPCs并不能显着改善运动功能。但值得注意的是，即使仅移植啮齿类NSPCs，也能在慢性SCI损伤区域诱导并支持组织学层面的再生。相关实验研究结果见表1。

表1 .啮齿动物神经干/祖细胞（NSPC）移植治疗慢性脊髓损伤（SCI）的实验研究。

人类神经干/祖细胞移植治疗脊髓损伤的进程

虽然啮齿类动物NSPCs移植在慢性SCI动物模型中显示出良好的前景和有益的结果，但由于异种移植的原因，这些细胞不能直接用于治疗人类SCI。因此，研究人NSPCs（hNSPCs）在慢性SCI模型中的疗效具有非常重要的现实意义。以前，hNSPCs的主要来源是流产的胎儿。由于获取hESCs存在伦理问题，hiPSCs的出现可生成任何特定类型的细胞，并使自体移植无免疫排斥反应成为可能。

HuCNS-SC细胞系的疗效局限与临床挑战

人胎脑源性神经干细胞（HuCNS-SC）分为研究细胞系（RCL）和临床细胞系。在慢性胸髓损伤啮齿模型中，HuCNS-SC RCL移植后存活分化，主要形成少突胶质细胞和神经元，并改善运动协调性，但缺乏关键组织学证据（如损伤体积缩小、轴突再生或突触形成），且未减少胶质瘢痕。

其研究多依赖免疫缺陷动物模型，临床可推广性存疑。更值得注意的是，在颈髓损伤中疗效显著受限：RCL仅亚急性期有效，临床细胞系在慢性期完全无效，凸显其时间窗与损伤部位的双重局限性。未来需开发针对延迟慢性期的优化策略以提升临床价值。

hiPSC衍生神经前体细胞的治疗转向

在慢性颈髓损伤模型中，尾侧化hiPSC衍生的神经前体细胞（NPCs） 可分化为神经元和胶质细胞，却未能显著恢复功能——这可能与手功能恢复需更强下行输入的特性相关。安全性方面，移植后未见肿瘤生长或痛觉异常，但疗效争议显著：原位移植至损伤核心区效果有限，而远端注射虽有改善却易压迫正常脊髓。

因此，研究焦点已从单独移植转向联合治疗：结合促分化小分子药物、康复训练/电刺激或微环境改良材料。值得注意的是，当前联合策略优先选用hiPSC-NPCs，凸显其在未来临床转化中的独特潜力。

重要的是，最近发现，在慢性SCI模型中单独移植hiPSC衍生的神经上皮样干细胞可以逆转脊髓空洞并改善炎症环境，这可能表明来自不同来源的hNSPC具有更大的治疗潜力，尽管是在SCI的慢性期单独移植。纳入的关于慢性SCI的hNSPC移植临床前研究的特征如表2所示。

表 2 .人类NSPC移植治疗慢性SCI的临床前研究。

神经干细胞移植治疗慢性脊髓损伤的临床试验

尽管仍有许多关于细胞治疗的实际问题和生物学问题有待严格解决，但近几十年来，基于先前动物实验的细胞疗法已在临床实践中逐渐发展起来。雪旺细胞、巨噬细胞、嗅鞘细胞和各种类型的干细胞，包括NSC和间充质干细胞，都已被研究。然而，尚未从这些疗法在患者身上进行的临床试验中获得可重复的临床疗效证据。尽管如此，

基于NSPC的疗法被视为一个新的机会之窗，相关临床试验已证明将细胞移植到受损脊髓的可行性和长期安全性。我们的搜索策略确定了六项关于NSPC髓内移植的已发表研究以及三项在clinicaltrials.gov上注册的正在进行的临床试验。

人类胎儿脑或脊髓来源的NSPC

临床试验中移植的NSC主要为人胎脑来源的NSC（HuCNS-SC®，Stemcells, Inc.，美国加利福尼亚州纽瓦克）和人胎脊髓来源的NSC（NSI-566细胞，Neuralstem Inc.，美国马里兰州）。

2015年报道的韩国一项人胎脑来源的NSPC移植治疗慢性SCI的临床试验，入组了19例创伤性颈椎SCI患者作为实验组，其中感觉运动完全缺陷17例，运动完全但不完全感觉缺陷2例，对照组15例未接受细胞移植。随访1年发现，19例移植患者中5例美国脊髓损伤协会损伤量表（AIS）分级改善，其中2例（A→C），1例（A→B），2例（B→D），同时运动评分和电生理检查反应改善等其他获益，证明了NSPC移植治疗慢性SCI的安全性和有效性。该研究受到患者数量少和随访期短的局限性。

随着干细胞培养技术的不断发展，出现了几种用于临床试验的NSC产品。HuCNS-SC®的安全性已在针对其他疾病的几项已完成的临床试验中得到证实，包括神经元蜡样脂褐质沉积症、佩利扎伊斯-梅茨巴赫病和肌萎缩侧索硬化症。用于细胞移植的手动髓内注射技术已在患者身上进行了测试，以进一步阐明人体对细胞剂量和体积的扩大。

有史以来第一次多中心I/IIa期试验通过手术将HuCNS-SC®移植到12名AISA级或B级受试者的胸段脊髓中，并收集了6年的随访数据，包括安全性评估、感觉阈值测量和神经影像学数据。该研究揭示了短期和长期手术的安全性和可行性，初步疗效测量确定了部分节段感觉改善，但没有运动功能相关评分。

根据本研究中确定的胸椎脊髓损伤患者的安全性概况，一项II期增量剂量安全性和有效性研究的至少9个月随访数据证明了HuCNS-SC®移植治疗慢性颈椎脊髓损伤的安全性和可行性，并且总体平均功能结果指标呈改善趋势。

然而，由于申办方提前终止研究，随访数据有限。由于随访12个月的受试者数量太少，无法得出关于临床疗效的进一步结论。

在一项首批使用人脊髓源性神经干细胞（NSPC）的临床试验中，四名T2-T12脊髓损伤患者接受了六次双侧中线立体定向注射NSI-566细胞。移植后18-27个月的随访数据显示，所有受试者均未出现严重不良事件，仅有两名受试者出现部分神经功能改善。然而，本研究纳入的患者数量较少，最大的局限性在于缺乏对照组。

正在进行的hNSPC移植治疗慢性SCI的临床试验

目前，有三项关于慢性SCI患者hNSPC移植的临床试验正在进行中，这些临床试验已在ClinicalTrials.gov上注册。

I期临床试验NCT01772810于2014年8月启动，其中移植人脊髓来源的NSC治疗慢性AIS A级SCI。 I期临床试验NCT04205019于2020年11月14日开始，旨在评估鞘内应用神经细胞治疗慢性创伤性完全性（AISA级）或不完全性（AIS B/C 级）SCI的安全性。

II期临床试验NCT02688049于2016年1月开始，在局部疤痕去除和全面的术后康复、心理和营养措施后，移植带有NeuroRegen支架的NSC。纳入的慢性SCI NSPC移植临床试验的特征如表3所示。

表3：人类NSPC移植治疗慢性SCI的临床试验。

此外，首项针对亚急性完全性脊髓损伤（SCI）的iPSC衍生NSPC移植人体临床试验已经启动。未来仍需进一步验证由hiPSCs或hESCs衍生的人源NSPCs在慢性SCI患者中的移植安全性与有效性。

总的来说，目前针对慢性SCI的NSPC移植治疗主要以安全性与可行性作为临床结局指标。要进一步得出临床疗效结论，还需要更多病例入组、更长随访以及匹配的对照组。然而，如果不能明确证明供体细胞的存活，临床疗效就缺乏实质意义。为促进移植NSPCs的存活、分化与整合，提供良好的移植物环境至关重要，包括高效的免疫抑制或降低移植物免疫原性。与此同时，还需要借助先进的影像学或光遗传学方法来验证移植细胞的功能活性。

临床转化的重点不仅在于改进临床前研究设计，更在于后续临床试验的合理设计与规范实施。目前，针对SCI临床试验的指南已被制定。

总结与展望

治疗潜力与机制进展

干细胞研究已被列为脊髓损伤（SCI）治疗的十大核心方向之一，其中神经干/祖细胞（NSPCs）展现出显着的修复潜力。当前NSPCs来源广泛，涵盖胚胎/成体中枢神经系统、胚胎干细胞（ESCs）、诱导多能干细胞（iPSCs）及直接重编程的非神经细胞。

在动物模型中，移植NSPCs通过重建神经中继通路、调节微环境（如减轻炎症）、激活内源干细胞及促进轴突再生与髓鞘形成发挥功能修复作用。人源NSPCs（hNSPCs）的临床试验进一步验证了其安全性与初步疗效，例如全球首例iPSC衍生脊髓特化神经前体细胞（如XS228细胞注射液）的移植已在中国完成首例给药，患者运动功能获得改善。

临床转化挑战与标准化需求

然而，动物实验与临床试验之间的异质性限制了结果的准确性与可比性。 hNSPC移植在慢性SCI中虽具潜力，但仍存在较大局限。供体细胞的来源、类型、质量、剂量、给药途径、移植时间、临床疗效观察周期及评估指标，均需进一步深入探索。我们强烈呼吁，应由SCI 细胞移植治疗领域的研究者组成专门小组，针对上述关键问题开展系统研究。

未来突破路径

未来，提高移植疗效可通过以下途径实现：采用更有效的单一或多种细胞类型、更合理的移植策略，或将细胞移植与其他治疗（如药物、生物材料、基因治疗等）联合应用，以增强神经元活性或改善慢性SCI的微环境。目前，基于hNSPC 的多种联合策略已在临床前研究中展开，主要包括嵌合酶ChABC、跑台训练以及生物材料，这些方法虽展现出一定治疗潜力，但仍不足以实现临床转化和显着改善患者神经功能。随着新兴生物学技术与工程学策略的发展，若能与hNSPC移植疗法结合，或将进一步推动SCI修复进展。

参考资料：[1]:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2324242625000452

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