神經(jīng)干細(xì)胞是開(kāi)發(fā)再生療法的一種有吸引力的工具，并且正在針對(duì)多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床試驗(yàn)中進(jìn)行測(cè)試。人神經(jīng)干細(xì)胞可以從中樞神經(jīng)系統(tǒng)分離，或者可以在體外源自多能干細(xì)胞。胚胎來(lái)源在倫理上存在爭(zhēng)議，而其他來(lái)源的特征不太明確和/或效率低下。

最近，有報(bào)道從脊柱裂和腦室內(nèi)出血患者的腦脊液中分離出NSC。如果確保重編程細(xì)胞的遺傳和表型穩(wěn)定性，直接重編程可能成為另一種選擇。

在這里，我們討論了用于生產(chǎn)臨床應(yīng)用細(xì)胞療法的可用神經(jīng)干細(xì)胞來(lái)源的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。我們回顧了現(xiàn)有的安全性和有效性臨床數(shù)據(jù)。并討論目前神經(jīng)干細(xì)胞移植的臨床研究方向。

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什么是神經(jīng)干細(xì)胞？

神經(jīng)干細(xì)胞（neural stem cells, NSCs）是指具有分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞的能力，能自我更新并能提供大量腦組織細(xì)胞的細(xì)胞群。

狹義的神經(jīng)干細(xì)胞是指成體神經(jīng)干細(xì)胞，指的是分布于胚胎及成人中樞及周圍神經(jīng)系統(tǒng)的干細(xì)胞。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是在成年哺乳動(dòng)物的大腦中分離出來(lái)的具有分化潛能和自我更新能力的母細(xì)胞，它可以分化各類神經(jīng)細(xì)胞，包括神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞。

我們所講的神經(jīng)干細(xì)胞指的就是成體中存在于腦中的中樞神經(jīng)干細(xì)胞，其實(shí)在外周也有一些“神經(jīng)干細(xì)胞”稱為“神經(jīng)嵴干細(xì)胞”，可以分化成外周神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞和施旺細(xì)胞，還可橫向分化成色素細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞（這個(gè)也叫轉(zhuǎn)分化）。

NSC有可能遷移到受損區(qū)域以促進(jìn)功能和結(jié)構(gòu)組織修復(fù)。此外，NSC具有分泌可刺激內(nèi)源性修復(fù)機(jī)制的營(yíng)養(yǎng)因子（例如膠質(zhì)細(xì)胞源性和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子）的能力。與間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）類似，NSC可以發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，神經(jīng)干細(xì)胞移植已被證明可以抑制T細(xì)胞增殖。所有這些特性使得NSC對(duì)于再生療法具有吸引力，特別是考慮到自我修復(fù)能力有限以及大多數(shù)中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 疾病缺乏有效的治療方法。

到目前為止，大多數(shù)臨床試驗(yàn)都使用胎兒NSC（fNSC），但來(lái)自其他來(lái)源（例如多能干細(xì)胞（PSC）的 NSC也越來(lái)越多地進(jìn)入臨床階段。此外，原發(fā)性NSC的新來(lái)源，例如脊柱裂的腦脊液 (CSF) 或腦室內(nèi)出血 (ICVH) 早產(chǎn)兒的腦脊液 (CSF) 已被報(bào)道，并且可能在不久的將來(lái)可用（圖1）。

CNS：中樞神經(jīng)系統(tǒng)；PSC：多能干細(xì)胞；fNSC：胎兒神經(jīng)干細(xì)胞，CSF：腦脊液；Gz-NSC：生發(fā)區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞；NTD：神經(jīng)管缺陷；iPSC：誘導(dǎo)多能干細(xì)胞；ESC：胚胎干細(xì)胞；pESC：孤雌生殖干細(xì)胞；ntESC：核移植胚胎干細(xì)胞；iNSC：誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞。

神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）的主要來(lái)源：

來(lái)源于神經(jīng)組織：目前從哺乳動(dòng)物胚胎期大部分腦區(qū)、成年期的腦室下區(qū)、海馬回的顆粒下層、脊髓等部位均成功分離出神經(jīng)干細(xì)胞

來(lái)源于胚胎：胚胎干細(xì)胞、胚胎生殖細(xì)胞等細(xì)胞的定向誘導(dǎo)分化而來(lái)。

來(lái)源于血液系統(tǒng)：骨髓間質(zhì)干細(xì)胞、成年多能祖細(xì)胞及臍血細(xì)胞。

來(lái)源于永生化細(xì)胞系：C17.2細(xì)胞系、MHP36細(xì)胞系、NT2細(xì)胞系

體核細(xì)胞轉(zhuǎn)移技術(shù)獲得神經(jīng)干細(xì)胞：將體細(xì)胞核植入去核的卵母細(xì)胞漿中。

4種來(lái)源的神經(jīng)干細(xì)胞的優(yōu)缺點(diǎn)

來(lái)源	優(yōu)點(diǎn)/特點(diǎn)	缺點(diǎn)/風(fēng)險(xiǎn)	臨床研究
人流產(chǎn)胎兒胎腦海馬組織	純度活性最高，生物學(xué)功能最強(qiáng)	來(lái)源限制，無(wú)法量產(chǎn)倫理問(wèn)題	有
IPS細(xì)胞誘導(dǎo)分化	自體來(lái)源，無(wú)倫理限制可量產(chǎn)	技術(shù)性太強(qiáng)，純度待定，有一定致瘤性風(fēng)險(xiǎn)	有
間充質(zhì)干細(xì)胞誘導(dǎo)分化	可量產(chǎn)	純度和神經(jīng)干生物學(xué)功能難評(píng)估，存在誘導(dǎo)分化技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)	無(wú)
胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化	可量產(chǎn)	倫理問(wèn)題，來(lái)源稀少,存在誘導(dǎo)分化技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)	有

中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)干細(xì)胞

從人胎兒神經(jīng)外胚層中分離出NSC

迄今為止進(jìn)行的大多數(shù)臨床試驗(yàn)都采用從人類胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)（大腦和/或脊髓）獲得的NSC（表格1）。大多數(shù)情況下，組織是從選擇性終止妊娠中收集的，這引起了重大倫理問(wèn)題，并受到許多人基于道德和宗教理由的反對(duì)。反墮胎活動(dòng)人士提出了使用胎兒組織可能鼓勵(lì)婦女墮胎的想法，盡管沒(méi)有證據(jù)表明使用胎兒組織用于治療或商業(yè)目的會(huì)增加選擇墮胎的數(shù)量。然而，fNSC的使用存在社會(huì)爭(zhēng)議并受到嚴(yán)格監(jiān)管，在一些國(guó)家被禁止。

使用自然流產(chǎn)中的fNSC可以部分繞過(guò)這些問(wèn)題，但這些流產(chǎn)很少見(jiàn)且不可預(yù)測(cè)，因此很難規(guī)劃有效擴(kuò)大規(guī)模的程序。此外，來(lái)自自然流產(chǎn)胎兒的細(xì)胞可能含有嚴(yán)重的遺傳缺陷，需要在細(xì)胞分離之前進(jìn)行仔細(xì)的篩選和選擇（例如，僅使用由創(chuàng)傷引起的流產(chǎn)）。

與早期移植試驗(yàn)相比，胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)組織在解剖后立即移植到患者體內(nèi)以確保活力，而fNSC體外培養(yǎng)的優(yōu)化解決了使用新鮮組織的許多主要供應(yīng)和后勤障礙。另一方面，包括體外細(xì)胞擴(kuò)增步驟，將fNSC的監(jiān)管分類更改為藥品 (FDA/EMA)，并隨之要求遵守當(dāng)前的良好生產(chǎn)規(guī)范 (GMP) 和其他法規(guī)。

從腦脊液中分離出神經(jīng)干細(xì)胞

我們和其他人最近報(bào)道，原發(fā)性神經(jīng)干細(xì)胞可以從被診斷患有嚴(yán)重腦室內(nèi)出血 (IVH) 或神經(jīng)管缺陷 (NTD) 的嬰兒的CSF中分離出來(lái)，收集用于診斷或治療目的。

我們最近證明，神經(jīng)干細(xì)胞可以很容易地從收集的CSF中回收，并且細(xì)胞可以有效地?cái)U(kuò)增和儲(chǔ)存，并且不會(huì)致瘤。

從活檢和尸檢材料中分離出神經(jīng)干細(xì)胞

NSC也可以從成人和胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)活檢或尸檢標(biāo)本中分離出來(lái)。它們已從不同的大腦區(qū)域中分離出來(lái)，包括皮質(zhì)、室下區(qū)、海馬體、中腦和脊髓。

多能干細(xì)胞衍生的神經(jīng)干細(xì)胞

NSC也可以通過(guò)多能干細(xì)胞(PSC)的分化獲得。人PSC可以源自囊胚期胚胎（胚胎干細(xì)胞，ESC）的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，通過(guò)未受精卵母細(xì)胞的化學(xué)激活（孤雌生殖干細(xì)胞，pESC）或核移植（ntESC）獲得或通過(guò)體細(xì)胞的表觀遺傳重編程產(chǎn)生具有一組確定的轉(zhuǎn)錄因子的細(xì)胞（誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，iPSC）（圖1）。

誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞

誘導(dǎo)從體細(xì)胞類型直接重編程為NSC (iNSC)，無(wú)需經(jīng)過(guò)多能狀態(tài)，可以通過(guò)使用特定的轉(zhuǎn)錄因子 (TF) 以及有時(shí)借助藥理化合物來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)過(guò)程會(huì)導(dǎo)致給定細(xì)胞類型的轉(zhuǎn)錄組譜發(fā)生變化，并獲得另一種細(xì)胞類型的轉(zhuǎn)錄譜，從而失去其自身的表型。最初的研究遵循山中伸彌的策略，將成纖維細(xì)胞直接重新編程為神經(jīng)元。這提供了一種利用強(qiáng)制外源基因表達(dá)來(lái)獲得NSC的新策略，但所得神經(jīng)細(xì)胞僅分裂幾次。

人神經(jīng)干細(xì)胞移植的臨床研究方向

1、帕金森病

目前神經(jīng)干細(xì)胞移植技術(shù)應(yīng)用到臨床研究中的應(yīng)用最多的是帕金森病。

帕金森病 (PD) 是最常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病之一，與運(yùn)動(dòng)和非運(yùn)動(dòng)功能障礙有關(guān)。PD涉及黑質(zhì) (SN) 中多巴胺能 (DA) 神經(jīng)元的丟失。目前建立的治療方法包括藥物治療和深部腦刺激，可以暫時(shí)改善癥狀，但不能治愈該疾病。因此，在過(guò)去的二十年里，細(xì)胞替代療法至少在實(shí)驗(yàn)中已證明是PD患者和PD動(dòng)物模型的潛在治療方法。

PD患者的室管膜下區(qū)、顆粒下區(qū)和嗅球的神經(jīng)前體細(xì)胞/NSCs數(shù)量在死亡后有所減少，提示PD患者神經(jīng)前體細(xì)胞/NSCs的產(chǎn)生受損，這是多巴胺能的結(jié)果神經(jīng)喪失。這表明NSC/神經(jīng)祖細(xì)胞與PD之間存在密切關(guān)系。

• 北京協(xié)和醫(yī)院：世界首個(gè)神經(jīng)干細(xì)胞移植治療帕金森病1期研究結(jié)果公布！

因此，神經(jīng)干細(xì)胞移植可能成為治療帕金森病的一種新的神經(jīng)功能恢復(fù)策略。神經(jīng)干細(xì)胞移植可以融入中樞神經(jīng)系統(tǒng)周圍環(huán)境，建立適當(dāng)?shù)奈h(huán)境，增強(qiáng)多巴胺能神經(jīng)傳遞。神經(jīng)干細(xì)胞可以通過(guò)識(shí)別微環(huán)境中靶標(biāo)的細(xì)胞和非細(xì)胞區(qū)域來(lái)分化為多巴胺能細(xì)胞。通過(guò)將分化的多巴胺能神經(jīng)元整合到現(xiàn)有的黑質(zhì)紋狀體多巴胺能通路中，可以緩解PD的癥狀。

2、腦卒中

缺血性卒中是威脅人類健康的主要疾病之一，具有高發(fā)病率、高致殘率和高病死率等特點(diǎn)。靜脈溶栓治療和血管內(nèi)治療是目前治療急性腦梗死最有效的方法，但治療時(shí)間窗短，易出現(xiàn)出血并發(fā)癥。多種神經(jīng)保護(hù)藥物在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中被證實(shí)有效，而臨床試驗(yàn)結(jié)果卻不盡如人意。

不同類型的干細(xì)胞如胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cells, ESCs)?間充質(zhì)干細(xì)胞?誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞(neural stem cells,NSCs)，作為缺血性卒中后的細(xì)胞替代療法被廣泛研究，使腦梗死患者的神經(jīng)修復(fù)成為可能?

NSCs作為一種具有自我更新能力的多能細(xì)胞，主要通過(guò)以下兩種方式治療缺血性卒中:

(1)通過(guò)內(nèi)源性神經(jīng)再生使神經(jīng)細(xì)胞活化;

(2)通過(guò)外源性NSCs移植,發(fā)揮細(xì)胞替代和旁分泌效應(yīng)等多種功能,促進(jìn)神經(jīng)再生與修復(fù)?

3、漸凍癥

漸凍癥全稱為肌萎縮側(cè)索硬化癥 (ALS) ，目前是無(wú)法治愈的：利魯唑和依達(dá)拉奉是唯一獲準(zhǔn)用于治療ALS的藥物，但它們的療效不大。干細(xì)胞作為無(wú)法治療的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，特別是ALS的新型治療劑，前景廣闊。

我們和其他團(tuán)體先前的研究已經(jīng)證明，人類神經(jīng)干細(xì)胞 (hNSC) 有能力與腦組織整合，并在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的嚙齒動(dòng)物模型中顯示出治療效果：這些研究表明，移植后，hNSC的后代能夠有效地整合到宿主腦實(shí)質(zhì)中并在其中存活，可能通過(guò)旁觀者效應(yīng)引發(fā)有益作用，包括釋放生長(zhǎng)因子和免疫調(diào)節(jié)。

2019年，國(guó)際期刊雜志《Stem Cells Transl Med》發(fā)表了一篇《肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥椎管內(nèi)注射神經(jīng)干細(xì)胞I期臨床試驗(yàn)結(jié)果：長(zhǎng)期結(jié)果》的文獻(xiàn)綜述。

結(jié)果表明源自自然流產(chǎn)的捐贈(zèng)胎兒的非永生化人類神經(jīng)干細(xì)胞提供了一種高度可重復(fù)和標(biāo)準(zhǔn)化的良好生產(chǎn)規(guī)范生產(chǎn)方法。這種方法為漸凍癥提供了一種可行且安全的治療方法。

4、阿爾茨海默?。ɡ夏臧V呆癥）

阿爾茨海默癥是一種復(fù)雜的疾病，病因至今尚無(wú)定論。

醫(yī)學(xué)上普遍認(rèn)為它可能是一組異質(zhì)性疾病，在多種因素（包括生物和社會(huì)心理因素）的作用下才發(fā)病。從目前研究來(lái)看，該病的可能因素有家族史、頭部外傷、重金屬污染、氧化應(yīng)激壓力、甲狀腺病、病毒感染等。

但令人遺憾的是，目前全球醫(yī)學(xué)界對(duì)這種病仍束手無(wú)策，沒(méi)有能夠治愈阿爾茲海默癥的特效藥及治療。僅有的幾種藥物只能在一定程度上改善患者的認(rèn)知功能。針對(duì)阿爾茲海默病的治療只能早期控制一些癥狀，但是不能阻斷病情的進(jìn)展，開(kāi)發(fā)新的治療方法，已迫在眉睫。

近年來(lái)，干細(xì)胞移植治療神經(jīng)退行性疾病越來(lái)越受到關(guān)注。干細(xì)胞移植對(duì)神經(jīng)退行性疾病發(fā)展過(guò)程中的多個(gè)緩解具有干預(yù)作用，如修復(fù)受損突觸、調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)和神經(jīng)保護(hù)等。目前，最常用于治療神經(jīng)退行性疾病的干細(xì)胞類型有NSCs、間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）等。其中，神經(jīng)干細(xì)胞移植治療阿爾茨海默病被認(rèn)為具有巨大潛力，可能在多個(gè)環(huán)節(jié)起作用，如保護(hù)毛細(xì)血管、減少Aβ和tau沉積、緩解炎性反應(yīng)和促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生等。

2023年10月，來(lái)自中國(guó)天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院趙嵐團(tuán)隊(duì)在《中國(guó)神經(jīng)再生研究（英文版）》（Neural Regeneration Research）上發(fā)表了題為“Neural stem cells promote neuroplasticity: a promising therapeutic strategy for the treatment of Alzheimer’s disease”的綜述。

該綜述發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)可塑性可在整個(gè)生命期存在，且隨著年齡的增長(zhǎng)而其能力不斷下降，且在衰老和阿爾茨海默病患者中受損明顯。因此，促進(jìn)神經(jīng)可塑性可能是緩解阿爾茨海默病的一個(gè)有前途的策略。神經(jīng)干細(xì)胞不僅能減輕淀粉樣蛋白β和tau蛋白水平，也能促進(jìn)突觸可塑性和神經(jīng)發(fā)生以修復(fù)哺乳動(dòng)物大腦的微環(huán)境，這被認(rèn)為是改善阿爾茨海默病有巨大潛力的新療法。

結(jié)論

神經(jīng)干細(xì)胞移植的治療潛力已得到科學(xué)界的廣泛認(rèn)可，但迄今為止進(jìn)行的臨床研究結(jié)果表明，要提高其療效還需要進(jìn)一步的研究。胚胎來(lái)源存在爭(zhēng)議且受到嚴(yán)格監(jiān)管，阻礙了研究的進(jìn)展。iPSC衍生的神經(jīng)干細(xì)胞被認(rèn)為是開(kāi)發(fā)細(xì)胞療法的一個(gè)有前途的來(lái)源，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)帶來(lái)倫理問(wèn)題，而且是一種可擴(kuò)展的 “取之不盡 “的來(lái)源。

參考資料：Fernandez-Mu?oz B, Garcia-Delgado AB, Arribas-Arribas B, Sanchez-Pernaute R. Human Neural Stem Cells for Cell-Based Medicinal Products. Cells. 2021 Sep 9;10(9):2377. doi: 10.3390/cells10092377. PMID: 34572024; PMCID: PMC8469920.

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