神經(jīng)干細胞 (NSC) 越來越多地被認為是治療中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 損傷的細胞療法最有希望的候選對象，這主要是因為它們具有多能分化能力以及出色的分泌和歸巢特性。

近年來，人們開始廣泛研究探索神經(jīng)干細胞移植對中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的治療潛力，并取得了重大進展。然而，由于損傷后形成不利的微環(huán)境，導(dǎo)致移植的NSC在宿主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的存活、分化和整合不理想，基于NSC的移植療法往往無法達到最佳治療效果。

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，基因改造已成為一種有吸引力的策略來改善NSC療法的效果。這主要歸因于它不僅可以增強NSC的分化能力，還可以促進一系列生物活動，例如分泌生物活性因子、抗炎作用、抗凋亡特性、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化功能和血管生成。此外，基因改造使NSC在神經(jīng)損傷的情況下發(fā)揮更強的神經(jīng)保護作用。

轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細胞移植治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的進展

近日，在《Stem Cell Research&Therapy》雜志上發(fā)表了一項“轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細胞治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的進展”的文獻綜述，研究人員探頭了用各種治療基因進行基因改造的神經(jīng)干細胞在治療神經(jīng)損傷和神經(jīng)疾病方面的作用和機制的最新進展[1]。

本綜述首次對神經(jīng)干細胞的特點、來源和有利于神經(jīng)再生的特有基因改造，以及經(jīng)過基因改造的神經(jīng)干細胞在細胞治療中對各種神經(jīng)損傷和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療能力進行了前所未有的全面分析。

此外，我們還詳細總結(jié)了針對中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和疾病模型的基于基因改造的神經(jīng)干細胞療法的移植時機、途徑和劑量的最新進展。

我們相信這篇綜述可以幫助更好地理解轉(zhuǎn)基因NSC促進神經(jīng)損傷修復(fù)的調(diào)控機制，并啟發(fā)未來的實驗研究，以更好地確定中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和疾病的治療方案。

01什么是神經(jīng)干細胞和轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細胞

神經(jīng)干細胞的特點

神經(jīng)干細胞（Neural Stem Cells，簡稱NSCs）是一類具有自我更新和多向分化潛能的干細胞，它們在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）的發(fā)育和修復(fù)中扮演著重要角色。以下是NSCs的一些主要特點：

1. 自我更新和克隆擴增：NSCs可以通過對稱分裂進行自我更新，保持干細胞池的大小，并通過增殖實現(xiàn)克隆擴增。

2. 多能分化：NSCs具有多向分化潛能，可以通過不對稱分裂產(chǎn)生多種表型不同的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞，包括神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞。

3. 歸巢能力：NSCs具有歸巢能力，能夠定向遷移到受損區(qū)域，這一能力與多種趨化因子和粘附分子的表達密切相關(guān)。

4. 神經(jīng)分化：在動物早期發(fā)育過程中，NSCs可以被誘導(dǎo)分化，生成整個中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

5. 促進神經(jīng)修復(fù)：NSCs能夠通過多種機制促進神經(jīng)修復(fù)，包括分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子和其他生物活性因子，改善不利的微環(huán)境，支持細胞存活，促進軸突再生，增強血管生成。

6. 治療潛力：NSCs在治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和神經(jīng)退行性疾病方面具有巨大潛力，它們可以補充丟失的神經(jīng)元，減輕神經(jīng)損傷。

7. 年齡和區(qū)域特異性：在不同年齡段的哺乳動物大腦中，NSCs可以被吸引到距離神經(jīng)退行性區(qū)域相當(dāng)遠的地方，顯示出它們在不同年齡和腦區(qū)的分布和活性可能有所不同。

8. 細胞補充療法：基于NSCs的治療原則，細胞補充療法被廣泛認可，適用于對常規(guī)治療反應(yīng)不佳的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷患者。

9. 分泌活性：NSCs能夠分泌多種產(chǎn)物，這些分泌物能夠改善微環(huán)境，促進神經(jīng)修復(fù)和再生。

這些特點使得NSCs成為研究和治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的重要工具，尤其是在神經(jīng)損傷和退行性疾病的治療中。

神經(jīng)干細胞的來源和位置

神經(jīng)干細胞（NSCs）的來源和位置是神經(jīng)科學(xué)研究中的重要領(lǐng)域，以下是NSCs的主要來源和位置：

1. 胚胎起源：NSCs起源于胚胎發(fā)育過程中的側(cè)腦室壁內(nèi)，包括皮質(zhì)（Cx）、海馬（Hp）、紋狀體（St）、隔膜（SP）和脊髓中央管（SC）。

2. 成年哺乳動物大腦：腦室下區(qū)（SVZ）：大多數(shù)成年神經(jīng)干細胞位于海馬齒狀回的腦室下區(qū)。顆粒下區(qū)（SGZ）：海馬的另一個區(qū)域，也是成年神經(jīng)干細胞的主要位置。

3. 嗅球（OB）：成年嚙齒動物和人類嗅球中也存在NSCs，它們可以產(chǎn)生中間神經(jīng)元，并且有研究表明新生神經(jīng)元從側(cè)腦室的V-SVZ遷移到OB。

4.嗅粘膜：成年NSCs/神經(jīng)前體細胞（NPCs）也可以從嗅粘膜中培養(yǎng)和表征，作為治療神經(jīng)損傷和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的替代來源。

5. 外源性NSCs：移植外源性NSCs是治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病和損傷的一種有前途的策略，它們可以直接從胎兒和成人神經(jīng)組織中分離，包括大腦和脊髓。

6. 多能干細胞轉(zhuǎn)分化：NSCs可以通過將多能干細胞轉(zhuǎn)分化獲得，包括胚胎干細胞（ESCs）和誘導(dǎo)性多能干細胞（iPSCs）。

iPSCs由成體細胞通過特定轉(zhuǎn)錄因子重新編程為多能狀態(tài)獲得。

7. 間充質(zhì)干細胞（MSCs）：源自MSCs的NSCs也被提議作為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的創(chuàng)新細胞治療方法。

8. 轉(zhuǎn)分化的體細胞：NSCs可以從轉(zhuǎn)分化的體細胞中獲得，包括血細胞中的單核細胞、皮膚成纖維細胞和尿液細胞。

9. 永生化NSCs：通過引入與胚胎發(fā)生相關(guān)的基因，NSCs可以進一步永生化，從而可以選擇具有連續(xù)分裂能力的NSC克隆。

NSCs的這些來源和位置為研究和治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了多種途徑，包括細胞替代療法和基因轉(zhuǎn)移療法。通過這些方法，科學(xué)家們可以探索NSCs在神經(jīng)修復(fù)和再生中的潛力。

我們?yōu)槭裁匆邪l(fā)轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細胞，轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細胞的價值

一、神經(jīng)干細胞（NSC）臨床應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

移植的NSC雖有通過補充受損或壞死細胞、旁觀者免疫調(diào)節(jié)和神經(jīng)營養(yǎng)機制發(fā)揮治療作用的潛力，但臨床應(yīng)用面臨巨大挑戰(zhàn)，主要是移植的NSC存活率低且分化為神經(jīng)細胞的效率低。脊髓損傷后，受損區(qū)域微環(huán)境惡化阻礙其增殖、遷移和分化潛力，影響治療效果。并且直接遞送神經(jīng)營養(yǎng)因子等也存在如在血腦屏障滲透性有限、在神經(jīng)組織內(nèi)分布不充分、生物利用度低、半衰期短等問題。 

二、表觀遺傳修飾對神經(jīng)干細胞的作用

表觀遺傳修飾在調(diào)節(jié)與神經(jīng)發(fā)育和生長相關(guān)基因表達方面起關(guān)鍵作用，微小RNA（miR）作為關(guān)鍵的非編碼調(diào)節(jié)RNA，在神經(jīng)發(fā)生過程中有動態(tài)表達模式并啟動多種功能，部分可作為病理狀況的有效治療靶點，已被用于增強NSC特性用于移植策略。像miR-124、miR-7b-3p等多個miR已被證實可通過不同機制增強NSC修復(fù)受傷或患病組織能力、改善神經(jīng)功能、對抗中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變和神經(jīng)系統(tǒng)疾病，通過多種表觀遺傳修飾對NSC進行調(diào)控代表著一種有前途的療法。

三、組合基因工程技術(shù)與干細胞療法的意義

神經(jīng)損傷通常和炎癥、細胞壞死等多種有害因素相關(guān)，增強NSC的抗炎、抗凋亡等能力對治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）損傷很關(guān)鍵。組合基因工程技術(shù)與基于干細胞的療法提供了創(chuàng)新思路，特定基因轉(zhuǎn)移到NSC中對治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病有有效性，常見傳導(dǎo)的基因包含編碼神經(jīng)遞質(zhì)合酶、神經(jīng)營養(yǎng)因子等的基因。

NSC作為傳遞治療基因的極具吸引力的候選對象，基因改造的NSC不僅能促進細胞存活和增殖，還能增強向神經(jīng)細胞的分化，移植后可維持特定分子高水平表達，改善微環(huán)境，減輕炎癥等反應(yīng)。 

四、轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細胞移植的潛在價值

轉(zhuǎn)基因細胞的移植可能通過優(yōu)化神經(jīng)干細胞存活、增強神經(jīng)元分化、促進軸突生長、可塑性和功能恢復(fù)等各種機制，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷提供潛在更精準(zhǔn)的治療策略。

使用轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細胞移植治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷

轉(zhuǎn)基因NSC/NPC的來源

用于治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的轉(zhuǎn)基因NSC/NPC的制備方法：

1. 分離自胚胎組織：多數(shù)NSC主要從胚胎的不同部位進行分離，比如胚胎14/14.5天的皮質(zhì)、前腦、間腦、脊髓、海馬，還有成人嗅覺系統(tǒng)等，這些部位的組織是獲取NSC的來源之一。 

2. 永生化神經(jīng)前體細胞系：像C17.2細胞系以及永生化人類NSC系HB1/F3，它們通過整合致癌基因?qū)崿F(xiàn)無限增殖，憑借這一特性可進行大量生產(chǎn)，進而能為后續(xù)治療應(yīng)用等提供充足的細胞來源。

3. 來自胚胎干細胞（ESC）的NSC/NPC：胚胎干細胞也是制備NSC/NPC的一個途徑，其具備相應(yīng)的分化潛能等特點，可用于獲取滿足治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷需求的細胞。 

4. 來自骨髓基質(zhì)細胞的NSC/NPC：骨髓基質(zhì)細胞能夠分化產(chǎn)生NSC/NPC，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷治療相關(guān)細胞的制備提供了別樣的渠道。 

5. 誘導(dǎo)性多能干細胞衍生的NPC（iPSC-NPC）：iPSC/NPC可以從患者自體皮膚成纖維細胞中產(chǎn)生，這一優(yōu)勢在于能夠避免干細胞移植帶來的免疫排斥和倫理問題，不過其在臨床前應(yīng)用面臨著重編程效率低這一主要挑戰(zhàn)，需要先解決該問題才能更好地投入應(yīng)用。

轉(zhuǎn)基因NSC/NPC移植的主要方法

目前對于脊髓損傷（SCI）治療最有效的NSC移植策略尚未達成共識，不同移植方法在宿主體內(nèi)會產(chǎn)生不同治療結(jié)果，所以移植方法的選擇要具備適應(yīng)性，主要依據(jù)損傷的類型和嚴(yán)重程度來確定。 

不同神經(jīng)損傷對應(yīng)的移植方法

• 創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）：移植策略主要是腦內(nèi)移植，例如將細胞注射到同側(cè)受傷半球。
• 脊髓損傷（SCI）：有多種移植途徑，包括病變內(nèi)（IL）注射，也就是直接把細胞注射到病變中心，或者注射到病變周圍區(qū)域；還可采用鞘內(nèi)（IT）給藥、靜脈注射以及腦室內(nèi)注射（像將細胞送入脊髓）等方式。?
• 出血性中風(fēng)：細胞移植主要是將細胞注射到上覆的皮質(zhì)或同側(cè)紋狀體來進行。?
• 缺血性中風(fēng)：移植涉及將NSC直接注射到同側(cè)側(cè)腦室、皮質(zhì)和紋狀體，這已被多項研究證實。?
• 腦癱：是把懸浮在鹽水中的NSC通過立體定向注射到大鼠左側(cè)感覺運動皮質(zhì)中，并且證明了其有效性。?

轉(zhuǎn)基因NSC/NPC移植的最佳策略依舊取決于神經(jīng)損傷的具體情況，需要根據(jù)不同損傷類型等因素靈活選擇合適的移植方式來達到相對最佳的治療效果。

轉(zhuǎn)基因NSC/NPC移植劑量

雖然目前對于每次體內(nèi)手術(shù)成功移植到病變部位的細胞數(shù)量尚無統(tǒng)一意見，但首次移植的細胞數(shù)量與神經(jīng)損傷細胞療法的療效密切相關(guān)。

從臨床試驗角度，確定神經(jīng)損傷的最佳移植細胞數(shù)量極為關(guān)鍵，移植細胞數(shù)量不足難以實現(xiàn)滿意的神經(jīng)修復(fù)治療效果，而數(shù)量過多可能引發(fā)不良反應(yīng)，像形成細胞凝塊，遺憾的是當(dāng)下干細胞療法的細胞劑量還未確定。 

一、確定移植細胞數(shù)量的依據(jù)：目前使用轉(zhuǎn)基因NSC/NPC確定移植細胞數(shù)量通常依靠臨床前試驗，而且動物種類、疾病模型、損傷持續(xù)時間和程度以及給藥途徑等方面的差異，都會對移植細胞數(shù)量的選擇及最終結(jié)果產(chǎn)生影響。 

二、常見的轉(zhuǎn)基因NSC/NPC移植數(shù)量范圍及相關(guān)案例：通常，用于移植的轉(zhuǎn)基因NSC/NPC數(shù)量大多處于2.5×10?至2×10?個細胞之間。

• 比如在一項針對缺血性中風(fēng)小鼠模型的特定研究中，設(shè)置了1×10?（低劑量組）和3×10?（高劑量組）個細胞的移植情況，結(jié)果顯示移植后7天和14天，接受過表達SDF-1α的誘導(dǎo)性多能干細胞衍生的神經(jīng)前體細胞（iPSC/NPC）的小鼠運動活動顯著改善，不過低劑量組未觀察到顯著改善。 

鑒于上述情況，依據(jù)具體情形去探討并優(yōu)化用于神經(jīng)再生的移植細胞數(shù)量是十分重要的。

轉(zhuǎn)基因NSC/NPC的移植時機

一、確定移植時機的重要性：神經(jīng)損傷包含一系列復(fù)雜的病理生理變化，所以確定神經(jīng)干細胞（NSC）移植的最佳時機對于有效治療脊髓損傷（SCI）等中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷極為關(guān)鍵。

二、不同神經(jīng)損傷類型對應(yīng)的常見移植時機 

• 腦創(chuàng)傷（TBI）：先前動物研究主要在損傷后立即，或在損傷后24或72小時進行轉(zhuǎn)基因NSC/NPC的移植。 
• 脊髓損傷（SCI）：細胞移植要么在損傷后立即開展，要么在損傷后每隔7或9天進行一次。 
• 缺血性中風(fēng)模型：通常在缺血再灌注后立即、6小時或3天進行細胞移植。 
• 大腦中動脈閉塞（MCAO）：移植在閉塞后2小時、1天、2天和7天進行。 
• 腦出血：大多數(shù)研究選擇腦出血后3天和7天作為移植時間點。 
• 缺氧缺血性腦病模型：細胞在損傷后3天進行移植。 

三、移植時機的關(guān)鍵影響及總體要求

盡管目前沒有研究系統(tǒng)地評估基于移植時機的NSC/NPC的效果，但細胞移植時機是影響細胞植入以及后續(xù)功能改善的關(guān)鍵因素。因此，針對中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的NSC輸送時機應(yīng)具備適應(yīng)性，要根據(jù)不同損傷情況合理選擇。

基因工程神經(jīng)干細胞用于治療創(chuàng)傷性腦損傷

創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 是由外部機械力造成的一種毀滅性的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。它包括原發(fā)性損傷和繼發(fā)性損傷，是全球45歲以下人群死亡和發(fā)病的主要原因。原發(fā)性損傷通常是由于最初的物理沖擊（例如腦部受到撞擊、打擊或震動）導(dǎo)致腦區(qū)室立即受到機械破壞所致。

最近的研究表明，神經(jīng)發(fā)生和突觸形成的增強、軸突重塑和血管生成的誘導(dǎo)可顯著改善實驗性創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 中的腦功能恢復(fù)。更重要的是，據(jù)觀察，NSC可通過分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子、增加突觸蛋白的表達以及分化為功能性神經(jīng)元來促進TBI中的功能恢復(fù)。

因此，神經(jīng)干細胞移植正在成為一種有前途的TBI治療策略。令人鼓舞的是，通過針對性地修飾特定基因，轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細胞在治療創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 方面表現(xiàn)出比神經(jīng)干細細胞更優(yōu)的治療效果（表1）。

轉(zhuǎn)基因NSC具有分化成神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的能力。值得注意的是，基因改造已被證明能顯著提高NSC的存活率。此外，這些改造還能增加分化成神經(jīng)元的NSC或NPC的比例。這種增強對于改善行為結(jié)果和促進TBI后運動功能的恢復(fù)至關(guān)重要。

基因修飾的神經(jīng)干細胞用于脊髓損傷修復(fù)

SCI是對脊髓的一種毀滅性的神經(jīng)和病理損傷，通常導(dǎo)致自主神經(jīng)功能、感覺知覺和運動控制的暫時或永久性嚴(yán)重障礙。從病理生理學(xué)上講，SCI的特征是最初是原發(fā)性損傷階段，這會損害神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的完整性，隨后是繼發(fā)性損傷階段，在接下來的幾周內(nèi)誘導(dǎo)進行性細胞凋亡和進一步的脊髓損傷。

盡管SCI的治療策略取得了進展，包括藥物干預(yù)、外科手術(shù)和康復(fù)努力，但這些方法只能有限地改善臨床結(jié)果，目前尚無治愈SCI的方法。令人欣慰的是，細胞療法代表了治療SCI的一種有前途的方法。此外，生物材料的植入可以改善微環(huán)境，連接脊髓殘端，并為軸突再生提供物理和方向支持。

目前，生物材料植入和細胞移植的組合療法通過提高細胞存活率、調(diào)節(jié)細胞分化、為神經(jīng)回路重塑和軸突再生提供方向支持，顯著促進神經(jīng)再生和功能恢復(fù)相比之下，基因改造的神經(jīng)干細胞是治療脊髓損傷的更有效方法。通過改變特定的分子表達，這些改造的NSC已顯示出促進細胞存活和分化、促進軸突再生和髓鞘形成、減輕炎癥、抵消細胞凋亡和減少膠質(zhì)瘢痕形成等方面的更強功效。

總的來說，通過移植基因修飾的NSC實現(xiàn)SCI后的神經(jīng)功能恢復(fù)，主要歸因于它們對 NSC增殖和存活、神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細胞分化、軸突再生、抗凋亡和減少星形膠質(zhì)細胞瘢痕形成的促進作用，以及內(nèi)源性NSC的激活（見表2）。

基因改造神經(jīng)干細胞在腦缺血治療中的應(yīng)用

卒中是全球第二大死亡原因，占全球死亡人數(shù)的5.2%。它也是導(dǎo)致殘疾和認知障礙的主要原因，在發(fā)展中國家的患病率日益增加。大多數(shù)卒中是由于腦血管暫時或永久性阻塞引起的。缺血性卒中可導(dǎo)致腦梗死、腦組織壞死和局部神經(jīng)元損傷，最終導(dǎo)致長期殘疾甚至致命，從而每年在全球范圍內(nèi)造成巨大的經(jīng)濟負擔(dān)。

近年來，神經(jīng)干細胞移植已成為缺血性卒中一種有前途的神經(jīng)修復(fù)方法，不僅通過提供結(jié)構(gòu)替代，而且還通過神經(jīng)營養(yǎng)支持、免疫調(diào)節(jié)和血管修復(fù)等機制產(chǎn)生有益作用。

其中，基因工程化的神經(jīng)干細胞通過特定因子的過度表達選擇性地修改其分泌蛋白組，從而在缺血性卒中的背景下發(fā)揮神經(jīng)修復(fù)作用。這些影響通過增強移植細胞的存活和分化潛力、促進血管生成、減少梗塞體積、抑制細胞凋亡和減輕炎癥來表現(xiàn)（見表3）目前，NSC的基因改造已不僅限于上調(diào)特定的生長因子和通路，還包括非編碼RNA和整體SUMO化的參與，這些在缺血應(yīng)激下維持細胞功能和體內(nèi)平衡方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

本研究表明，移植轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細胞可顯著減少缺血性中風(fēng)的病灶體積，促進感覺運動功能恢復(fù)，改善認知功能障礙和行為缺陷，與非轉(zhuǎn)基因NSC相比，效果更為顯著。例如，移植過表達半乳糖凝集素-1 (Gal-1) 的NSC可減少梗塞體積，并減輕中風(fēng)后至少28天內(nèi)胼胝體和紋狀體的白質(zhì)損傷。

此外，轉(zhuǎn)染Noggin的NSC已被證實可顯著減少缺血皮質(zhì)和齒狀回的病理損傷，并改善神經(jīng)系統(tǒng)評分。轉(zhuǎn)基因NSC具有預(yù)防缺血性中風(fēng)的潛在神經(jīng)保護作用。增強移植細胞的增殖和存活對于其有效發(fā)揮功能至關(guān)重要。

基因修飾神經(jīng)干細胞治療出血性中風(fēng)

中風(fēng)是最嚴(yán)重的疾病之一，其特征是嚴(yán)重后果，包括死亡和長期殘疾。中風(fēng)大致可分為出血性和非出血性兩大類。出血性中風(fēng)約占所有中風(fēng)病例的20%，可進一步分為腦內(nèi)出血 (ICH)、腦室內(nèi)出血 (IVH) 和蛛網(wǎng)膜下腔出血 (SAH) 。其中，ICH是出血性中風(fēng)最常見的亞型，治療面臨巨大挑戰(zhàn)，影響全球數(shù)百萬人。流行病學(xué)研究表明，ICH與死亡率增加和嚴(yán)重殘疾有關(guān)。ICH的發(fā)生會引發(fā)一系列事件，導(dǎo)致原發(fā)性和繼發(fā)性腦損傷，最終導(dǎo)致持續(xù)性神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙。

最近的研究表明，干細胞移植已成為再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域治療出血性中風(fēng)的寶貴工具。相比之下，經(jīng)過基因改造的NSC比未經(jīng)改造的NSC表現(xiàn)出更高的治療潛力?；诖?，這些經(jīng)過基因改造的NSC是治療出血性中風(fēng)的極有希望的候選對象（表4）。

為了解決出血性中風(fēng)后的不良微環(huán)境，移植NSC中神經(jīng)營養(yǎng)因子（如BDNF、VEGF、GDNF和各種生長因子）以及存活信號分子的過度表達已被證明能有效改善惡劣環(huán)境，從而促進細胞存活和神經(jīng)再生。例如，過表達Akt1的NSC在移植到紋狀體上皮時會廣泛遷移到海馬，這種基因改造顯著提高了ICH后移植細胞的存活率。

同樣，與未經(jīng)基因改造的細胞相比，移植過表達GDNF的NSC可使移植后第二周至第五周的細胞存活率顯著提高。重要的是，大多數(shù)移植的轉(zhuǎn)基因NSC會響應(yīng)局部微環(huán)境的刺激而分化為神經(jīng)元或星形膠質(zhì)細胞。

基因修飾的神經(jīng)干細胞用于治療缺氧缺血性腦病

缺氧缺血性腦病 (HIE) 是一種因腦供氧不足而導(dǎo)致的腦損傷。新生兒期HIE的患病率明顯升高，15%-20%的患兒在新生兒早期死亡，而幸存者則有嚴(yán)重的神經(jīng)功能障礙，包括腦癱 (CP)、認知障礙、癲癇、視覺和聽覺障礙、行為問題、智力障礙和社會功能障礙。

最近，基于NSC的療法已顯示出對HIE的良好治療效果，因其具有增強內(nèi)源性腦修復(fù)機制的潛力而受到廣泛關(guān)注。越來越多的動物模型研究表明，移植NSC可抑制神經(jīng)炎癥損傷，促進神經(jīng)元重塑，并顯著增強缺氧缺血性損傷后的行為功能。值得注意的是，應(yīng)用基因工程技術(shù)，可以有效改變特殊蛋白質(zhì)分子或表觀遺傳調(diào)控因子的表達，從而增強這些治療效果。

結(jié)論與展望

一、NSC/NPC基因改造的積極作用

NSC/NPC的基因改造能夠有意增強其增殖與存活能力，有效調(diào)節(jié)細胞分化途徑以及分泌組，這有利于供體細胞和宿主細胞在氧化應(yīng)激、炎癥等不利條件下存活，并且有助于在如TBI、SCI、中風(fēng)等各類損傷后創(chuàng)建內(nèi)源性神經(jīng)再生微環(huán)境，整合基因與干細胞療法還有望克服單一治療方法的局限，為神經(jīng)損傷治療和功能恢復(fù)帶來更大益處。 

二、將基因改造的神經(jīng)干細胞療法轉(zhuǎn)化為臨床實踐面臨的挑戰(zhàn)

• 缺乏全面比較研究：在利用NSC/NPC進行轉(zhuǎn)化和移植前，尚未針對來自各種干細胞來源的神經(jīng)干細胞前體細胞（NSPC）展開全面且詳細的比較研究。 
• 胚胎組織來源的局限：當(dāng)前對NSC的研究多聚焦于胚胎神經(jīng)組織來源，然而移植人類胚胎組織來源的細胞無法解決倫理和道德約束等關(guān)鍵挑戰(zhàn)。 
• 腫瘤發(fā)生風(fēng)險：由于特定基因整合到基因組中可能致使增殖能力增強，所以對NSC進行基因改造存在潛在的腫瘤發(fā)生風(fēng)險。 
• 缺乏全面指導(dǎo)方針：對于最佳移植時機、途徑、細胞給藥方法以及合適的細胞劑量，目前依舊缺少全面的研究以及統(tǒng)一的指導(dǎo)意見。 
• 臨床試驗不足：當(dāng)下的研究主要側(cè)重于動物實驗，臨床試驗數(shù)量不夠，因而難以確定轉(zhuǎn)基因NSC在人體中能否產(chǎn)生與移植后動物模型體內(nèi)所觀察到的相當(dāng)?shù)闹委熜Ч摲椒ǖ陌踩?、有效性以及潛在副作用都有待進一步深入研究。 

三、對神經(jīng)干細胞移植基因轉(zhuǎn)導(dǎo)治療的展望

盡管神經(jīng)干細胞移植基因轉(zhuǎn)導(dǎo)治療存在諸多固有挑戰(zhàn)，但其獨特優(yōu)勢和廣闊潛力已備受神經(jīng)再生領(lǐng)域研究人員關(guān)注。

鑒于神經(jīng)干細胞移植療法在臨床應(yīng)用方面的研究進展迅速，人們對轉(zhuǎn)基因細胞療法能夠成功轉(zhuǎn)化為臨床實踐抱有樂觀態(tài)度，而且還可以依據(jù)損傷根本原因、損傷特征以及個體患者情況來制定專門的神經(jīng)干細胞移植治療策略。

參考資料：[1]:Tang, X., Deng, P., Li, L. et al. Advances in genetically modified neural stem cell therapy for central nervous system injury and neurological diseases. Stem Cell Res Ther 15, 482 (2024). https://doi.org/10.1186/s13287-024-04089-1

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