同時還回顧了神經(jīng)干細胞移植植入治療動物模型和臨床試驗中各種神經(jīng)缺陷和損傷的當前進展。最后，還討論了神經(jīng)干細胞移植衍生的潛在優(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)。

最終結(jié)果得知如下：

• 神經(jīng)干細胞移植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成神經(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，神經(jīng)干細胞可以從三個不同的來源獲得：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。
• 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)缺陷和損傷已得到廣泛研究。

需要研究的問題

• 哪種神經(jīng)干細胞推導策略對臨床翻譯最有效、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，神經(jīng)干細胞移植的療法在臨床轉(zhuǎn)化有哪些優(yōu)化策略和緊迫的挑戰(zhàn)？

神經(jīng)系統(tǒng)疾病是難治性疾病，可引起感覺喪失、運動功能喪失和記憶力減退，直接威脅患者生命。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)的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)干細胞移植是治療神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)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途的治療方式。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)有的神經(jīng)細胞免受原位損傷。此外，它們通過定向祖細胞階段分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞，以取代丟失的神經(jīng)細胞。神經(jīng)保護或細胞替代可通過神經(jīng)再生幫助急性或慢性損傷后的神經(jīng)功能恢復。

細胞來源是神經(jīng)干細胞在臨床治療中應用的第一個必須解決的問題，因為足夠移植所需的細胞劑量非常高。利用最近的技術(shù)進步，神經(jīng)干細胞可以從三種不同的來源獲得，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)。

利用最近的技術(shù)進步，神經(jīng)干細胞可以通過三種不同的方法獲得：直接從初級CNS組織中提取，包括胎兒大腦、成人大腦和脊髓組織；從多能干細胞分化而來，例如胚胎干細胞和誘導性多能干細胞；體細胞的轉(zhuǎn)分化，如皮膚成纖維細胞、尿細胞和血細胞，這些細胞在臨床上很容易采集。從上述來源產(chǎn)生的神經(jīng)干細胞可以通過基因改造進一步永生化。

神經(jīng)干細胞的分離和生成策略

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。

多能干細胞向神經(jīng)干細胞的分化：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法。一般來說，多能干細胞的神經(jīng)分化方案可分為兩大類：胚狀體 (EB) 形成和單層培養(yǎng)。

體細胞向神經(jīng)干細胞的轉(zhuǎn)分化：術(shù)語轉(zhuǎn)分化，也稱為譜系重編程，最初由Selman和Kafatos于1974年創(chuàng)造。在此過程中，一種類型的成熟體細胞轉(zhuǎn)化為另一種類型的成熟體細胞，而無需經(jīng)歷中間多能狀態(tài)。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。

TF誘導的轉(zhuǎn)分化：Ding等人首先證明，多能性因子的瞬時表達與適當?shù)纳窠?jīng)信號輸入相結(jié)合，可以成功誘導小鼠成纖維細胞形成可擴張的NSCs，這被稱為誘導NSCs (iNSCs)。這一發(fā)現(xiàn)為通過病毒介導的外源基因表達后的直接細胞轉(zhuǎn)分化來產(chǎn)生NSC提供了一種新策略。

神經(jīng)干細胞移植治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的進展

什么是神經(jīng)退行性疾?。荷窠?jīng)退行性疾病是由大腦或脊髓中的神經(jīng)或神經(jīng)膠質(zhì)細胞缺陷引起的，導致記憶力減退、認知障礙、癡呆或身體運動障礙，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)。

神經(jīng)干細胞移植治療漸凍癥

漸凍癥的特征是大腦皮層、腦干??和脊髓中運動神經(jīng)元的退化和喪失，從而導致肌肉萎縮、虛弱，并最終在5年內(nèi)死亡。人類神經(jīng)干細胞分泌神經(jīng)膠質(zhì)細胞系衍生的神經(jīng)營養(yǎng)因子和腦衍生的神經(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。

此外，人iPSCs衍生的NSCs在鞘內(nèi)或靜脈注射后有效改善神經(jīng)肌肉和運動單位的功能，并顯著延長ALS小鼠的壽命。除了動物模型，神經(jīng)干細胞移植治療漸凍癥多年來一直處于臨床試驗階段。臨床結(jié)果表明這種通過脊髓注射的治療方法是安全的。

大量的研究也證實神經(jīng)干細胞移植在治療漸凍癥上具有潛在的治療效果。

美國的一項正在進行的臨床實驗分別往12例ALS患者脊柱內(nèi)注射神經(jīng)干細胞，臨床評估顯示在注射后的第6個月到第18個月，疾病惡化明顯延緩，安全性也有所保障，

后續(xù)研究仍在進行2016年，該團隊對椎管移植神經(jīng)干細胞的患者進行跟蹤研究報道，結(jié)果顯示部分移植的細胞分化成神經(jīng)元，并有部分仍保留其干細胞表型；直至移植后2.5年仍檢測到有移植的細胞存活。

神經(jīng)干細胞移植治療帕金森病

帕金森病是一種以黑質(zhì)致密部及其紋狀體末端多巴胺神經(jīng)元丟失為特征的疾病。在PD動物模型中，移植的人神經(jīng)干細胞刺激大鼠星形膠質(zhì)細胞的去分化和外源生長因子的分泌，從而抑制小膠質(zhì)細胞的活化并通過調(diào)節(jié)病變微環(huán)境來減緩PD進展。

迄今為止，一份報告已證實人類神經(jīng)干細胞 (NSCs) 可以成功植入嚙齒動物和非人靈長類PD模型的大腦中，長期存活并增加多巴胺水平。此外，研究神經(jīng)干細胞致瘤潛力幾乎忽略不計，并且可安全用于臨床應用，因此支持批準基于神經(jīng)干細胞移植治療帕金森病的I/IIa期研究。

陸明與其醫(yī)療團隊對36例PD患者通過自體神經(jīng)干細胞移植的方法治療隨訪12個月后，治療總有效率為81.48％，其中顯著改善為37.04％，有效改善為44.44％，無效率為18.52％。

李強與其醫(yī)療團隊對病程4-13年的13名PD患者通過提取6-12周流產(chǎn)胎兒的胚胎組織分離并培養(yǎng)后由鞘內(nèi)注射干細胞的方法在治療后記錄1H，３天，７天，30天及60天后的UPDRS總體下降8.1％－49.3％，時間越長效果越明顯，說過此療法遠期效果顯著。

經(jīng)過比較，外體神經(jīng)干細胞移植的治療效果明顯優(yōu)于自體神經(jīng)干細胞移植，通過以上相關(guān)團隊不同醫(yī)療方法來年，神經(jīng)干細胞移植術(shù)后，帕金森病患者臨床癥狀有很大改善，生活質(zhì)量顯著提高。

神經(jīng)干細胞移植治療阿爾茨海默病

AD的特征是可溶性和不可溶性淀粉樣蛋白β肽水平升高。還有報道稱，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)蛋白表達的顯著增加，以及改善小鼠認知功能的。

神經(jīng)干細胞移植治療亨廷頓病

HD是一種常染色體顯性遺傳病，可引起尾狀核萎縮，以不自主的舞蹈動作、認知障礙和情緒障礙為特征。通過將喹啉酸注射到嚙齒動物和靈長類動物的紋狀體中來模擬興奮性毒性，可以建立動物HD模型。人類胎兒神經(jīng)干細胞在移植到大鼠紋狀體后可以分化為神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞，部分引起HD大鼠的行為和解剖學恢復。

21世紀初，有研究者將流產(chǎn)胎兒的腦細胞移植給HD患者，跟蹤研究顯示，移植的外源細胞在患者腦損傷區(qū)域存活并檢測到分化，患者的運動能力及認知能力也得到提升。

神經(jīng)干細胞移植治療脊髓損傷

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。目前尚無有效的SCI常規(guī)治療方法，但在SCI小鼠模型中神經(jīng)干細胞移植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。

一項胎兒腦神經(jīng)干細胞移植入19例創(chuàng)傷性頸椎SCI患者的I/IIa期臨床試驗中，17例1年后感覺運動功能恢復，2例運動完全但感覺恢復不完全。沒有電線損壞的跡象；空洞或腫瘤形成；神經(jīng)功能惡化；并加劇神經(jīng)性疼痛或痙攣。

神經(jīng)干細胞移植治療中風

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來源或人胎兒來源的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)生成。

在開創(chuàng)性工作中，英國已經(jīng)啟動了使用CTX0E03（一種永生化人類NSC系）治療缺血性中風的I/II期臨床試驗。招募了13名男性參加I期試驗，其中單劑量高達2000萬個細胞通過立體定向同側(cè)殼核注射植入，雖然神經(jīng)功能得到改善，但未觀察到不良事件。基于I期試驗的結(jié)果，II期試驗啟動并仍在進行中。

神經(jīng)干細胞移植治療創(chuàng)傷性腦損傷

創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）的主要機制分為局灶性腦損傷和彌漫性腦損傷，分別對應接觸性損傷類型和加速/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，神經(jīng)干細胞移植可以穩(wěn)定TBI后的皮質(zhì)微環(huán)境。

神經(jīng)干細胞移植治療癲癇

癲癇是中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮和抑制失衡導致的大腦神經(jīng)元異常放電；這種失衡導致短暫的腦功能障礙，這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) 患者對抗癲癇藥物有耐藥性。目前的報告表明，神經(jīng)干細胞移植可以抑制自發(fā)性癲癇發(fā)作。

神經(jīng)干細胞移植治療腦癱

腦癱(CP)是一組出現(xiàn)在兒童早期的永久性運動障礙，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，但這些治療方法均不能治愈CP患者。近年來，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。根據(jù)目前的研究，移植血管內(nèi)皮生長因子轉(zhuǎn)導的神經(jīng)干細胞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。

在臨床上，已發(fā)現(xiàn)將流產(chǎn)的胎兒組織來源的神經(jīng)干細胞注射到腦癱患兒的側(cè)腦室后，運動發(fā)育和認知顯著加快。

神經(jīng)干細胞移植治療新生兒缺氧缺血性腦病

缺氧缺血性腦病 (HIE) 是一種在整個大腦未完全缺乏足夠氧氣供應時發(fā)生的病癥。最近的研究表明，通過NSC移植對新生兒腦病進行輕度低溫治療可以減緩疾病進展并預防與HIE相關(guān)的長期損害。

基于這些臨床前研究，需要付出很多努力來轉(zhuǎn)化神經(jīng)干細胞移植技術(shù)，以便在涉及HIE患者的臨床試驗中進行評估。表3總結(jié)了神經(jīng)干細胞移植治療各種疾病的臨床試驗。

狀況	移植細胞	狀態(tài)/干預結(jié)果	階段	地點	開始年份
肌萎縮側(cè)索硬化	脊髓來源的神經(jīng)干細胞	單側(cè)和雙側(cè)椎管內(nèi)腰椎顯微注射安全	第一階段	美國	2011年
肌萎縮側(cè)索硬化	脊髓來源的神經(jīng)干細胞	沒有研究結(jié)果	二期	美國	2012
肌萎縮側(cè)索硬化	胎兒腦源性神經(jīng)干細胞	改善脛骨前肌	第一階段	意大利	2012
肌萎縮側(cè)索硬化	CNS10-NPC-GDNF	招聘中	第一階段	美國	2016年
帕金森病	孤雌生殖干細胞來源的神經(jīng)干細胞	招聘中	第一階段	澳大利亞	2015年
帕金森病	ESC 衍生的 NPC	招聘中	第一/二期	中國	2017年
帕金森病	胎兒腦源性神經(jīng)干細胞	邀請函	第二/第三階段	中國	2017年
多發(fā)性硬化癥	MSC 衍生的 NPC	主動，不招人	第一階段	美國	2013
脊髓損傷	胎兒腦源性 NSPCs	安全且耐受性良好	第一/二期	韓國	2005年
脊髓損傷	MSCs 衍生的 NSCs	主動，不招人	第一/二期	俄羅斯	2014
脊髓損傷	脊髓來源的神經(jīng)干細胞	招聘中	第一階段	美國	2013
脊髓損傷	中樞神經(jīng)系統(tǒng)干細胞	終止，無研究結(jié)果	二期	美國、加拿大	2014
脊髓損傷	NSC 與支架相結(jié)合	招聘中	第一/二期	中國	2016年
脊髓損傷	中樞神經(jīng)系統(tǒng)干細胞	沒有研究結(jié)果	第一/二期	加拿大、瑞士	2011年
中風	CTX0E03	改善神經(jīng)功能，無不良事件	第一階段	英國	2010
中風	CTX0E03	主動，不招人	二期	英國	2014
腦癱	胎兒腦源性NPC	改善功能發(fā)育，無延遲并發(fā)癥	北美	中國	2005年
腦癱	胎兒腦源性神經(jīng)干細胞	有不同程度好轉(zhuǎn)，無嚴重不良反應	北美	中國	2005年
腦癱	骨髓間充質(zhì)干細胞衍生的神經(jīng)干細胞樣細胞	運動功能的最佳改善	北美	中國	2010
腦癱	神經(jīng)干細胞	主動，不招人	北美	中國	2016年
HIE	具有來自 MSC 的旁分泌因子的 NPC	招聘中	北美	中國	2014
醫(yī)學博士	中樞神經(jīng)系統(tǒng)干細胞	沒有研究結(jié)果	第一/二期	美國	2012
下肢缺血	CTX0E03	主動，不招人	第一階段	英國	2013
膠質(zhì)瘤	表達大腸桿菌 CD的 NSC	沒有研究結(jié)果	第一階段	美國	2010
膠質(zhì)瘤	表達大腸桿菌 CD的 NSC	招聘中	第一階段	美國	2013
膠質(zhì)瘤	表達羧酸酯酶的神經(jīng)干細胞	招聘中	第一階段	美國	2014
膠質(zhì)瘤	載有溶瘤腺病毒的 NSC	招聘中	第一階段	美國	2017年
GBM	NPCs	主動，不招人	第一階段	美國	2011年
IBM	神經(jīng)干細胞	終止，無研究結(jié)果	第三階段	美國	2007年