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神经干细胞移植给神经系统疾病治疗带来了无限应用潜力

发表时间:2022-02-25 14:41作者:杭吉干细胞科技

神经系统变性疾病是一组起病缓慢,病程呈进行性发展,预后不良的疾病,主要以损害中枢神经系统为主,临床上以肌无力障碍、运动障碍和锥体束征受损为特征,多无感觉障碍。

神经退行性疾病发病因素主要与脑损伤、年龄、基因等相关。临床常见的神经系统变性疾病有帕金森,肌萎缩侧索硬化症,亨廷顿病、阿尔茨海默病,脊髓小脑共济失调等。

该组疾病发病机制仍不明,至今无特效疗法。从发病开始,患者的生存期一般为3~5年。因此迫切需要新的治疗方法来延缓疾病的发作、减缓病情发展、延长生存期并最终减轻疾病负担。

目前临床上治疗神经系统变性疾病传统方法包括药物干预、康复训练等,但只能改善症状,却不能阻止疾病进展。

干细胞是一类具有自我更新能力的多潜能细胞,在一定条件下可以分化成多种功能细胞。神经干细胞(NSCs)是神经系统中恒定存在的可进行自我更新及多向分化的原始细胞,可以分化为神经元和多种胶质细胞。

神经干细胞移植的研究近年来取得了很大的进展在治疗帕金森病脑卒中阿尔兹海默症肌萎缩侧索硬化症脊髓损伤等方面取得了一些成就。

近年来,研究发现中枢神经系统并非完全不能再生。特别是发现胎脑和成人脑内神经干细胞(NSCs) 移植后能在宿主的神经组织中存活、整合、分化,为人类攻克神经变性疾病开辟了新的途径。

神经干细胞移植的优势点

体外培养的NSCs作为移植供体的优点为:

(1)在可控制的培养条件下,实现快速体外扩增以满足移植所需的细胞数量。

(2)可根据拟移植部位的细胞类型及细胞结构特异性,在体外使其分化成与受者部位细胞类型及构成相似的细胞群体后再行移植。

(3)可低温冻存,复苏后仍能维持原来的生物学特性,故可构建NSC库,源源不断地供应细胞。

(4)可来源于受体自身,结构上易与宿主固有组织整合而无免疫反应。

(5)具有潜在的迁移能力,能在脑实质内弥散较远的距离到达靶部位。

(6)在中枢神经系统中不受血脑屏障限制,以稳定直接的方式运送基因产物或替换无功能神经细胞。

神经干细胞在中枢神经系统疾病中的神经保护、修复作用可能的机制

①神经干细胞刺激内源性修复机制:神经营养因子作用:NSCs归巢到受损组织后分泌的神经营养因子能够促进内源性神经干细胞活化、移行、分化为相应类型的神 经细胞,从而发挥神经保护作用。

除神经营养因子的保护作用外,NSCs还具有:免疫调节作用、抗炎作用、促血管生成。

②NSCs神经性分化替代机制:NSCs具有多向分化潜能,可以迁移至损伤区域分化成神经样细胞,通过替代损伤、凋亡的神经细胞改善神经功能。

神经干细胞移植与中枢神经系统疾病

神经干细胞移植治疗帕金森

帕金森病(PD)是一种以中脑黑质多巴胺能神经元进行性丧失为特征的神经退行性疾病,目前尚无特异性的有效治疗方法。

临床案例

目的:探讨神经干细胞移植术治疗帕金森病的临床效果。

结果:治疗后12个月,患者UPDRS量表中的行为和心理评分、日常生活质量评分、运动功能评分、并发症评分均明显低于治疗前(P<0.05),且治疗后12个月UPDRS量表总评分也低于治疗前(P<0.05)。27例患者平均随访12个月,治疗总有效率为81.48%。

结论:神经干细胞移植手术治疗帕金森病疗效确切,可明显改善患者UPDRS评分,提升生活质量,值得推广。

值得关注的是,最近有研究在临床上对NSCs移植治疗帕金森病患者进行了初探,临床结果表明,移植NSCs后短期内能部分改善帕金森患者的震颤、强直症状,远期疗效有待进一步观察。

神经干细胞移植治疗阿尔兹海默症

马刘红等将4×104NSCs注射到化学损伤所致阿尔茨海默病小鼠模型的侧脑室,细胞移植组小鼠的学习记忆能力明显改善,具体的机制尚不清,NSCs可能通过减少β淀粉样肽沉积引发的神经元凋亡和分化成胆碱能样神经元外源性替代发挥作用。

神经干细胞移植治疗脑损伤

怀孕期间或出生前后的大脑损伤可能会对后代产生终身的影响,包括脑瘫和癫痫,但目前尚无治疗方法使受伤的新生儿大脑再生。神经干细胞(NSC)具有在大脑中定植和再生受损脑组织的潜力。在对这一领域的最广泛研究回顾中,NSC在减少新生儿大脑损伤方面具有很强的潜力。

NSC是大脑的组成部分。科学家们正在开展研究来确定如何可能利用NSC来促进大脑受伤部位的恢复。

在近期发表在Stem Cells Translational Medicine期刊上的一篇标题为“Neural stem cell treatment for perinatal brain injury: A systematic review and meta-analysis of preclinical studies”的综述论文中,澳大利亚哈德逊医学研究所的Madelein Smith及其研究团队分析了所有已发表的临床前研究,发现NSC可以减少大脑损伤并改善大脑损伤后的身体功能。

目的:探讨不同治疗时机神经干细胞移植治疗颅脑损伤后遗症的效果。

结论:在不同治疗时机,神经干细胞移植治疗颅脑损伤后遗症均取得一定效果,患者颅脑损伤6个月内是进行神经干细胞移植的最佳治疗时机,临床效果更为显著,可有效提高患者功能独立性,极大降低患者不良反应发生率。

神经干细胞移植治疗脑卒中

随着医学进步,脑卒中患者的生存率得到提高,但在存活患者中80%以上遗留神经功能障碍,如常见的运动感觉功能障碍,目前尚无有效治疗手段。以神经干细胞为代表的细胞替代治疗有望为相关疾病的治愈带来希望。然而,移植的神经干细胞能否与宿主神经系统整合,是否具有体内功能仍然备受质疑,阻碍了神经干细胞治疗的临床转化应用。

中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员潘光锦团队与中山大学附属第三医院教授胡昔权团队,以缺血性脑卒中(MCAO)动物为模型,在神经干细胞治疗方面展开深入合作,在神经干细胞移植结合运动训练促进移植神经细胞的体内成熟和动物行为学功能修复方面取得进展。相关成果以Physical exercise promotes integration of grafted cells and function recovery in an acute stroke rat model为题,发表在Stem Cell Reports上。

研究发现,术后及时的运动训练可以显着促进移植人神经干细胞分化及成熟,并与宿主神经元形成神经环路,将该过程缩短至1-3个月。细胞移植结合运动训练的实验组在脑梗死体积、神经元分化成熟以及宿主神经血管再生等多项指标明显优于损伤对照组、单细胞移植和单运动训练组,在运动功能恢复方面也表现最佳。进一步机制研究表明,该组合介入手段创造了有利于神经元存活和再生的脑内微环境:损伤灶神经营养因子水平显着增加,血管生成增强,炎症和氧化应激水平显着下降;神经突触(神经元之间的联系)和神经可塑性具有活动依赖性的特点,运动训练引起相关神经突触活动水平和神经递质水平显着上升,从而促进了损伤神经环路的重建和运动功能恢复。

目的:观察10例脑卒中后遗症患者经神经干细胞移植后,其神经系统症状与体征的变化情况。

结果:患者自我料理、括约肌控制、活动和转移、运动、交流、社会认知都有明显改善(P<0.01)。

结论:神经干细胞移植可以一定程度地改善脑卒中患者的后遗症,提高患者生活质量。

神经干细胞移植治疗脊髓损伤

利用干细胞恢复因脊髓损伤(spinal cord injury)而丧失的功能一直是科学家和医生的雄心壮志。美国每年有近1.8万人患有脊髓损伤,另有29.4万人存在着某种程度的永久性瘫痪或身体功能减弱,如膀胱控制或呼吸困难。

目的:主要讨论神经干细胞的移植治疗脊髓损伤的临床情况。

方法:对10例患有脊髓损伤的病人进行脊髓损伤局部的神经干细胞移植,术前及术后半年时间内进行神经功能情况的评定。

结果:神经干细胞移植,促进了神经通路的重建工作,患者在日常生活中的感觉、运动、排汗等方面均有一定程度的改善,术后与术前比较,患者的精神功能情况有了显著的差异。

结论:神经干细胞移植利于脊髓损伤的修复并且可以明显改善脊髓损伤患者的多方面的神经功能。

神经干细胞移植未来前景

神经干细胞的体外培养成功为治疗中枢神经系统疾病提供了新的思路,神经干细胞移植在治疗帕金森、老年痴呆、脊髓损伤、脑损伤等方面取得了可喜的成就。

神经干细胞移植在治疗中枢神经系统疾病领域展示了诱人的前景,尽管在临床应用前还存在一些潜在不足,相信随着研究的深入神经干细胞移植有望成为治疗中枢神经系统疾病的理想种子细胞。

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