神經(jīng)干細胞 (NSC) 在神經(jīng)再生中具有獨特的作用。神經(jīng)干細胞移植的細胞療法是治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的一種有前途的工具。然而，這些細胞的衍生和治療應用仍然存在許多問題和爭議。在這篇綜述中，我們總結(jié)了神經(jīng)干細胞的不同來源及其衍生方法，包括從原代組織直接分離、從多能干細胞分化和從體細胞轉(zhuǎn)分化。

我們還回顧了神經(jīng)干細胞移植治療各種神經(jīng)缺陷和損傷的臨床進展。最后，我們討論了神經(jīng)干細胞衍生的潛在優(yōu)化策略，并在不久的將來對神經(jīng)干細胞移植的療法的臨床轉(zhuǎn)化提出了緊迫的挑戰(zhàn)。

事實

• 神經(jīng)干細胞是一種很有前途的治療與神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病的方法，因為它們分泌可溶性因子并分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞。
• 利用最近的技術(shù)進步，可以從三種不同的來源獲得神經(jīng)干細胞：從原代組織直接分離、從多能干細胞分化和從體細胞轉(zhuǎn)分化。
• 基于神經(jīng)干細胞移植的細胞療法用于治療動物模型和臨床試驗中的各種神經(jīng)缺陷和損傷已被廣泛研究。

開放式問題

• 哪種神經(jīng)干細胞推導策略對臨床翻譯最有效和最安全？
• 神經(jīng)干細胞移植方法如何從臨床前研究轉(zhuǎn)化為臨床試驗？
• 在不久的將來，基于神經(jīng)干細胞的療法的臨床轉(zhuǎn)化有哪些優(yōu)化策略和緊迫挑戰(zhàn)？

神經(jīng)干細胞移植在臨床中面臨的問題有哪些?

神經(jīng)系統(tǒng)疾病是一種難治性疾病，可導致感覺喪失、運動功能喪失和記憶力減退，并直接威脅患者的生命。目前，這些疾病的致病因素及其發(fā)病機制尚不清楚。傳統(tǒng)藥物治療用于延緩疾病進展，不能恢復功能或再生組織。最近的研究表明，神經(jīng)干細胞（NSCs）的移植是治療與神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的疾病、神經(jīng)細胞再生和損傷部位微環(huán)境恢復的一種很有前景的治療方式（圖1）。

神經(jīng)干細胞分泌可溶性因子，包括神經(jīng)營養(yǎng)因子、生長因子和細胞因子，從而保護現(xiàn)有神經(jīng)細胞免受原位損傷。此外，它們通過定向祖細胞分化成神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞，以替代丟失的神經(jīng)細胞。神經(jīng)保護或細胞替代均可通過神經(jīng)再生幫助急性或慢性損傷后的神經(jīng)功能恢復。

細胞來源是使神經(jīng)干細胞在臨床治療中應用必須解決的第一個問題

因為充分移植所需的細胞劑量非常高。

利用最近的技術(shù)進步，可以從三種不同的來源獲得神經(jīng)干細胞，包括從原代組織直接提取、從多能干細胞分化和從體細胞轉(zhuǎn)分化（圖2和表1）。

分離和生成神經(jīng)干細胞的策略

從原代組織中分離和培養(yǎng)神經(jīng)干細胞

細胞分離和細胞培養(yǎng)技術(shù)的建立導致了有利的實驗方法的發(fā)展，并為NSC研究確定了豐富的細胞來源。

1992年，Reynolds和Weiss從成年小鼠大腦的紋狀體中分離出NSC，并報道了首次使用表皮生長因子（EGF）在體外誘導 NSC增殖。兩年后，他們發(fā)現(xiàn)小鼠大腦的室管膜下區(qū)是體內(nèi)NSCs的來源。

多能干細胞分化為神經(jīng)干細胞

多能干細胞，包括胚胎干細胞 (ESC) 和誘導多能干細胞 (iPSC)，可以通過分化產(chǎn)生所需的細胞，這是原代細胞分離的有吸引力的替代方案。一般來說，多能干細胞的神經(jīng)分化方案可分為兩種主要途徑：胚狀體 (EB) 形成和單層培養(yǎng)。

體細胞轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)干細胞

轉(zhuǎn)分化，也稱為譜系重編程，最初是由Selman和Kafatos在1974年創(chuàng)造的。在此過程中，一種成熟的體細胞在不經(jīng)歷中間多能狀態(tài)的情況下轉(zhuǎn)化為另一種成熟的體細胞。該過程主要由譜系特異性轉(zhuǎn)錄因子 (TF) 的外源表達和化合物誘導。

神經(jīng)干細胞移植治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病進展

神經(jīng)退行性疾病

神經(jīng)退行性疾病是由大腦或脊髓中的神經(jīng)或膠質(zhì)細胞缺陷引起的，導致記憶力下降、認知障礙、癡呆或肢體運動障礙，主要包括肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）、帕金森?。≒D）、阿爾茨海默?。?AD) 和亨廷頓病 (HD)。

漸凍癥（ALS）：ALS的特點是大腦皮層、腦干和脊髓中的運動神經(jīng)元退化和喪失，從而導致肌肉萎縮、虛弱，并最終在5年內(nèi)死亡。NSC分泌膠質(zhì)細胞系衍生的神經(jīng)營養(yǎng)因子和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子，在ALS轉(zhuǎn)基因大鼠模型中誘導運動神經(jīng)元的再生。

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帕金森（PD）：PD是一種以黑質(zhì)致密部和紋狀體末端的多巴胺神經(jīng)元喪失為特征的疾病。在毒素誘導的PD動物模型中，移植的人類NSC刺激大鼠星形膠質(zhì)細胞去分化和外源性生長因子的分泌，從而通過調(diào)節(jié)病變微環(huán)境抑制小膠質(zhì)細胞的活化并減緩PD進展。

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阿爾茨海默?。ˋD）：AD的特征是可溶性和不溶性淀粉樣蛋白β肽水平升高。

據(jù)報道，AD患者的海馬神經(jīng)元線粒體水平降低。將外源性神經(jīng)干細胞移植到轉(zhuǎn)基因AD小鼠中會導致線粒體數(shù)量和線粒體相關(guān)蛋白的表達顯著增加，以及小鼠認知功能的改善。

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亨廷頓?。℉D）：HD是一種常染色體顯性遺傳病，可誘發(fā)尾狀核萎縮，其特征是不自主的舞蹈動作、認知障礙和情緒障礙。臨床發(fā)現(xiàn)NSC聯(lián)合海藻糖的腦內(nèi)移植不僅可以減輕多聚谷氨酰胺聚集形成并減少紋狀體體積，而且還可以延長HD轉(zhuǎn)基因小鼠模型的壽命。

脊髓損傷（SCI）：脊髓損傷 (SCI) 是一種嚴重的身體損傷，通常會導致嚴重的運動功能喪失和繼發(fā)性損傷。

SCI尚無有效的常規(guī)治療方法，但在SCI小鼠模型中移植神經(jīng)干細胞可顯著改善運動功能恢復，從而表明神經(jīng)干細胞可以在體內(nèi)存活、分化和改變早期慢性損傷部位的微環(huán)境。

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中風（Stroke）：中風是一種急性腦血管疾病，包括缺血性和出血性中風。據(jù)報道，移植的小鼠iPSC衍生或人類胎兒衍生的NSC系可在缺血性和出血性中風動物模型中提供神經(jīng)營養(yǎng)因子并增加血管生成和神經(jīng)發(fā)生。

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創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）：創(chuàng)傷性腦損傷的主要機制分為局灶性腦損傷和彌漫性腦損傷，分別對應接觸損傷類型和加速/減速損傷類型。TBI極有可能導致認知和記憶缺陷以及運動障礙。

先前的研究得出結(jié)論，NSCs可以穩(wěn)定TBI后的皮質(zhì)微環(huán)境。將小鼠腦源性NSC移植到腦損傷小鼠體內(nèi)可有效防止星形膠質(zhì)細胞活化和小膠質(zhì)細胞/巨噬細胞積聚，同時增加少突膠質(zhì)細胞并修復和維持正常的神經(jīng)元功能。載有bFGF的透明質(zhì)酸鈉膠原支架可促進移植的大鼠神經(jīng)干細胞的存活和分化，并促進功能性突觸形成以修復大鼠的創(chuàng)傷性腦損傷。

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癲癇（Epilepsy）：癲癇是由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮和抑制失衡導致的腦神經(jīng)元異常放電；這種不平衡導致短暫的腦功能障礙，主要與離子通道神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的變化有關(guān)。近30%的顳葉癲癇 (TLE) 患者對抗癲癇藥物耐藥。

目前的報告表明，NSC移植可以抑制自發(fā)性癲癇發(fā)作。當移植到海馬的癲癇部位時，外源性NSC會產(chǎn)生一種特定類型的神經(jīng)元，該神經(jīng)元合成抑制性神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸和分泌抗驚厥因子的星形膠質(zhì)細胞，從而減緩TLE引起的認知和情緒功能障礙。

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腦癱（CP）：腦性麻痹 (CP) 是一組出現(xiàn)在兒童早期的永久性運動障礙，這是由于發(fā)育中的中樞神經(jīng)系統(tǒng)形成非進行性病變所致。目前，CP治療包括許多措施，但這些治療方法都不能治愈CP患者。

近年來，人們對神經(jīng)干細胞移植治療腦癱的安全性和有效性進行了評估?；谀壳暗难芯浚浦惭軆?nèi)皮生長因子的NSCs可以部分減緩腦損傷，并對缺氧介導的CP新生大鼠具有神經(jīng)保護作用，從而為CP治療提供了一種新的潛在策略。

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目前神經(jīng)干細胞移植應對的主要問題

• 首先，臨床治療必須遵守標準化方案。因此，必須為治療程序建立詳細而有效的標準，包括干細胞類型、移植時間和細胞劑量。NSC的純度是重中之重，需要解決和批準，因為其他細胞的污染可能會導致意想不到的副作用。
• 其次，用作種子的干細胞必須在體外和體內(nèi)都經(jīng)過驗證是安全的。為此，我們建議對每批制造的NSC產(chǎn)品在小鼠體內(nèi)進行深度測序和檢查腫瘤形成效力。
• 第三，體內(nèi)NSCs的低存活率和適度的治療效果是仍有待解決的重大問題。此外，干細胞治療的潛在機制仍不清楚，因此需要進一步的研究。相關(guān)領(lǐng)域的進一步基礎(chǔ)研究可能有助于解決上述問題。最后，需要先進的成像技術(shù)來監(jiān)測體內(nèi)移植的神經(jīng)干細胞的生理狀態(tài)，以排除致瘤性和其他缺陷。

結(jié)論和觀點

神經(jīng)干細胞在治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面表現(xiàn)出很大的可塑性，可被誘導分化為各種類型的成熟神經(jīng)細胞，包括神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞。在特定條件下，神經(jīng)干細胞具有廣泛的分化庫，甚至可以產(chǎn)生非外胚層細胞，包括造血細胞和骨骼肌原細胞。

此外，神經(jīng)干細胞分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子，改善病變微環(huán)境，從而為病理修復創(chuàng)造適當條件。上述發(fā)現(xiàn)證實了神經(jīng)干細胞移植在神經(jīng)系統(tǒng)疾病應用中的重要價值。神經(jīng)干細胞移植的治療效果可以通過輔助藥劑、基因改造、三維移植或輔助細胞進一步提高，這可能會提高細胞的存活率和分化成特定類型的細胞。

最初，神經(jīng)干細胞只能從胚胎大腦中獲得，因此，來源有限、分離技術(shù)問題和低純度阻礙了基于NSC的細胞療法的進展。此外，還有倫理和道德問題。目前，新興技術(shù)不斷改進可用于獲得神經(jīng)干細胞的方法，特別是胚胎干細胞的鑒定和誘導多能干細胞的開發(fā)，從而能夠獲取大量神經(jīng)干細胞，促進神經(jīng)干細胞的基礎(chǔ)研究。

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