神經幹細胞移植

神經幹細胞（neural stem cells）是指來源於神經組織或能分化為神經組織，具有自我更新能力和多向分化潛能的一類細胞。近年來，神經幹細胞研究成為治療神經退行性疾病和中樞神經系統損傷的熱點。移植入宿主體內的神經幹細胞能夠向神經系統病變部位趨行、聚集，並能夠存活、增殖、分化為神經元和/或膠質細胞，從而促進宿主缺失功能的部分恢復。神經幹細胞( neural stem cells)在臨牀應用中有廣闊的前景，對它的研究一直是近年來的熱點。

（1）神經管上皮細胞：分裂能力最強，只存在胚胎時期，可以產生放射狀膠質神經元和神經母細胞；神經幹細胞

（2）放射狀膠質神經元，可以分裂產生本身並同時產生神經元前體細胞或是膠質細胞，主要作用是幼年時期神經發育過程中產生投射神經元完成大腦中皮質及神經核等的基本神經組織細胞；

（3）神經母細胞，成年人體中主要存在的神經幹細胞，分裂能力可以產生神經前體細胞和神經元和各類神經膠質細胞；

（4）神經前體細胞，各類神經細胞的前體細胞，比如小膠質細胞是由神經膠質細胞前體產生的。

神經嵴幹細胞(neural crest stemcell，NC-SC)和中樞神經幹細胞(CNS-SC)。

外周神經幹細胞(PNS-SC)，既可發育為外周神經細胞、神經內分泌細胞和Schwann氏細胞，也能分化為色素細胞(pigmented cell)和平滑肌細胞等。NSC一般是指存在於腦部的中樞神經幹細胞(CNS-SC)，其子代細胞能分化成為神經系統的大部分細胞。

以往認為，中樞神經系統的神經元在出生前或出生後不久，就失去再生能力。但近年的一些研究表明，成年哺乳動物的腦組織仍可不斷產生新的神經元，成人腦組織中同樣存在NSC，主要是在側腦室下層(SVZ)和海馬齒狀回兩處。

多使用基因轉移的方法，建立神經幹細胞系，即誘導NSC的細胞週期不斷循環往復，從而阻止其分化過程。永生化的NSC具有較好的生物學特性，它們能自我複製並在體外大量增殖，在移植人體內後仍具有多向分化潛能，同時可被轉染並穩定地表達外源基因。

長期以來，人們一直認為成年哺乳動物腦內神經細胞不具備更新能力，一旦受損乃至死亡不能再生。這種觀點是人們對中樞神經系統疾病的治療受到了很大限制。雖然傳統的藥物、手術及康復治療取得了一定的進展，但是仍不能達到滿意的效果。

1992年，Reynodls等從成年小鼠腦紋狀體中分離出能在體外不斷分裂增殖，且具有多種分化潛能的細胞羣，並正式提出了神經幹細胞的概念，從而打破了認為神經細胞不能再生的傳統理論。Mckay於1997年在《Science》雜誌上將神經幹細胞的概念總結為：具有分化為神經元、星形膠質細胞及少突膠質細胞的能力，能自我更新並足以提供大量腦組織細胞的細胞。

胚胎性神經幹細胞可自動發生分化，具有無限增殖能力，移植至患者體內有致瘤的可能，同時胚胎性神經幹細胞還有可能引起免疫排斥反應，所以胚胎神經幹細胞尚不能應用於臨牀。

來源於細胞系的神經幹細胞因為在培養過程中有基因的摻入，並需經過長期的培養，有可能發生某些生物學特徵的改變，甚至發生惡性轉變，因此，來源於細胞系的神經幹細胞多應用於動物實驗。

胎腦來源的神經幹細胞較多保留了幹細胞的生物學活性，培養10－15天，可原代獲得適宜移植的神經幹細胞球，其分化可受周圍環境的調控，不易產生致瘤性，是相對安全的神經幹細胞來源，同時中樞神經系統是相對免疫豁免區，其無抗原呈遞細胞，免疫排斥弱，現較多應用於臨牀。2005年10月美國FDA公佈批准斯坦福大學以異基因人胎腦神經幹細胞腦內移植治療小兒腦病。

神經幹細胞移植大都採用腰椎穿刺蛛網膜下腔注射移植，移植後部分病人出現了神經運動功能的改善，但也 有部分病人病情無明顯變化。慮患者多為老年人，腦內環境較差，不利於神經幹細胞的存活及分化；幹細胞移植技術還不成熟，主要應用於動物實驗階段，不要盲目治療。還有一點是治療費用很昂貴。

20世紀80年代中期開始，國外學者即將幹細胞移植技術應用於臨牀。臨牀應用較多的是成人帕金森氏病、腦中風、腦梗塞、亨廷頓氏病、老年性痴呆及腦外傷。移植後部分病人出現了神經運動功能的改善，但也有部分病人病情無明顯變化。考慮患者多為老年人，腦內環境較差，不利於神經幹細胞的存活及分化。移植的長期療效仍在進一步觀察中。在小兒神經幹細胞移植方面，北京海軍總醫院兒科自2005年5月成功進行了世界首例新生兒缺氧缺血性腦病、早期腦癱患兒神經幹細胞移植，之後又先後對各類型智力障礙、小兒腦癱、新生兒缺氧缺血性腦病、新生兒核黃疸、顱內出血、Rett綜合徵、孤獨症、21-三體綜合徵、脊肌萎縮症、線粒體腦肌病、先天或遺傳代謝性腦病等進行了神經幹細胞移植，取得了較好的臨牀療效，半數以上患兒智力和運動能力得到不同程度改善，小嬰兒效果尤其顯著，無一例出現倒退及發生嚴重併發症。其中還有14名視覺嚴重障礙患兒視覺功能明顯恢復。

依據神經幹細胞能夠向病變神經系統部位趨行、聚集的生物學特性，動物實驗及臨牀應用中所使用的幹細胞移植途徑主要包括局部注射移植、經腦脊液注射移植、經血液循環注射移植。下面就各種移植途徑的應用方法和主要特點概述如下。

1、立體定向腦內注射移植是動物實驗和臨牀研究採用最多的幹細胞移植方法。該技術是應用CT/MRI掃描定位後，圖像象輸入計算機，利用計算機規劃移植靶點、手術路徑，局部麻醉後，顱骨鑽孔，插入探針，微量泵泵入神經幹細胞。立體定向腦內注射移植手術具有定位準確，操作時間短，手術創傷小，患者在局麻下可承受該手術，利於術者檢查患者配合情況，及時觀察治療反應的優點。該方法適合於病灶比較侷限的疾病如腦出血後遺症、腦外傷後遺症、局灶性腦梗塞等，也適合具有集中神經功能核團支配的神經功能退行性疾病如帕金森症、阿爾茨海默病等。該方法是可以把幹細胞全部集中到病灶及其周邊發揮治療作用，神經功能改善迅速、直接。但缺點是將神經幹細胞直接注射於腦損傷區，腦內神經幹細胞移植的成功率較低，這是因為腦損傷部位是一處不良的局部微環境區域,植入的神經幹細胞有可能被激活的小膠質細胞和巨噬細胞所清除。經腦內移植尚有容積佔位效應，致使神經幹細胞移植量有限，這也是導致移植成功率降低的因素之一。此外，經腦內移植還可導致局部神經幹細胞移過度聚集，不利於神經幹細胞移的分化。頭部穿刺手術，雖然創傷較小，但仍存在穿刺出血的風險，許多患者不願意接受。

2、脊髓局部注射移植是治療脊髓損傷的動物實驗和臨牀研究最多采用的幹細胞移植方法。該技術主要是在脊髓損傷的節段進行手術，依次切開皮膚、肌肉、韌帶，咬除受傷節段的部分椎板，剪開硬脊膜然後在受傷脊髓節段上下兩端注射幹細胞。該方法的優點是移植的細胞分佈在損傷脊髓兩端發揮作用，同時手術可以起到減壓的作用，促進部分脊髓功能的恢復。但缺點是創傷大，存在出血的風險，此外手術本身對脊髓是一次新的損傷有可能加重神經功能的缺失。

1、腰椎穿刺蛛網膜下腔注射移植

該方法是另一種較多采用的移植方法。該方法是利用腰椎穿刺技術,於腰椎3-5椎間隙，置入穿刺針達到蛛網膜下腔，注入神經幹細胞。其優點是移植的細胞可以順着腦脊液的循環途徑流遍整個大腦和脊髓，可在宿主蛛網膜下腔中保持貼附、增殖和分化的能力，無論哪裏有病灶，細胞都可以到達，適合於病變較為廣泛的神經功能疾病的治療，例如腦炎後遺症、腦發育不良、多發性腦梗塞等疾病。且該方法創傷很小，每次操作只需要十多分鐘，病人始終處於清醒狀態。該方法的缺點是移植的幹細胞被分散到整個大腦和脊髓，幹細胞遷移、趨行到什麼部位難以控制，治療效果沒有定向腦內注射明確，同時幹細胞需要順着腦脊液循環至大腦，路徑較長，且需通過腦脊液-腦屏障，細胞損失較多。此外幹細胞直接進入腦脊液中，為環境完全不同於體外培養的環境，幹細胞存活的數量仍存在疑問。

2、腦室穿刺注射移植

有部分動物實驗和臨牀研究採取腦室穿刺注射移植的方法。該方法是給予患者側腦室穿刺後，經穿刺針注射神經幹細胞。動物實驗研究證明通過腦脊液途徑移植神經的幹細胞可以特異性的遷移至腦損傷區域,對臨牀神經幹細胞移植治療方案的確定具有積極的意義。該方法的優點是腦室穿刺時幹細胞可以直接到達腦室系統，循環至整個神經系統，移植點位於高位，路徑較短，幹細胞損失較少。植入細胞可遠離損傷環境，同時避免損傷區的不良微環境影響移植細胞的成活，從而提高植入細胞的存活率，避免經腦內移植時的容積佔位效應，增加植入細胞的數量，腦室內環境也為植入的NSCs提供了良好的遷移發育和定向分化的場所，有利於腦室植入細胞在內源性NSCs的遷移途徑引導下，廣泛快速地到達腦內損傷區。但此方法缺點在於，因為要經過腦脊液循環到達病灶區，需要移植的細胞數量要增加，此外腦室穿刺創傷較腰椎穿刺大，有穿刺出血的風險。腦室穿刺細胞移植與腰椎穿刺細胞移植的治療原理和效果應該是基本相同，如果此移植途徑可行，在臨牀上可以直接通過腰椎穿刺蛛網膜下腔注射進行細胞移植。

3、枕大池穿刺移植

該方法是動物實驗中較多采用的移植方法，主要是從後枕部穿刺到枕大池注入幹細胞。優點基本與其他利用腦脊液途徑移植的方法相同，動物實驗中主要考慮腰椎穿刺和腦室穿刺的難度較大，該方法操作較為簡單。但該方法不適合於臨牀應用也沒有臨牀報道，主要因為後枕部穿刺的手術風險過大，可能造成腦幹的損傷，危及生命。

1、靜脈內注射移植

靜脈內注射移植的方法僅見於動物實驗的文獻報道，個別醫院也在應用該方法，但尚未正式報道。該方法是使用靜脈穿刺的方法，將神經幹細胞滴入血液循環，幹細胞通過血液循環到達神經系統，透過血腦屏障到達腦組織發揮作用。其優點是創傷小、容易被患者所接受，經靜脈移植避免損傷正常腦組織，且可以通過反覆多次移植來彌補到達病灶區神經幹細胞移少之不足。如Jeong等經大鼠尾靜脈植入神經幹細胞移，證實進入腦內的神經幹細胞移有10%成功分化為神經元，並與周圍正常神經元建立了突觸聯繫。但經靜脈進行神經幹細胞移移植的不利因素在於，從外周靜脈進入腦內需經長時遷移，最後進入腦內的細胞數量十分有限，從而導致移植成功率不高。從理論上來講，大量的移植細胞沒有進入所希望治療的病灶區域，而是在血液循環中消耗掉了，加大移植細胞的數量的話，理論上可能有足夠數量的幹細胞進入病灶區域發揮作用，但同時會使治療成本升高。

2、動脈內注射移植

動脈內注射移植的原理基本與靜脈內注射移植相同，主要是部分學者考慮通過直接將幹細胞在供腦動脈內注射，可以減少幹細胞在血液循環中的損失，提高幹細胞的利用率。多采用頸內動脈穿刺的方法移植幹細胞，這樣可以使移植的幹細胞集中流到腦組織內部，減少細胞耗損。該方法缺點是有可能使老年患者動脈壁上的血栓脱落形成新的腦血栓，以及可能形成夾層動脈瘤。

以上幾種幹細胞移植途徑各有優缺點，均為幹細胞的動物實驗及臨牀研究提供了移植方法。筆者認為很難評價各種方法的優劣，而應該在各種方法的完善上進一步進行研究，掌握每種方法的適應證，必要時可以兩種或兩種以上方法聯合應用，以達到最好的治療效果。

神經幹細胞移植對治療常規方法難以見效的神經疾患提供了廣闊的思路和誘人的前景，所以全世界都把它作為一個熱點來進行研究。我國在神經幹細胞研究方面起步非常早，無論是技術還是臨牀，都處於比較前沿的位置。

2005年5月北京海軍總醫院兒科成功進行了世界首例新生兒缺氧缺血性腦病、早期腦癱患兒神經幹細胞移植，取得了較好的效果。北京武警總醫院開展的神經幹細胞移植治療腦出血、腦梗塞（腦血栓）、腦外傷、脊髓損傷等疾病的後遺症；廣州珠江醫院開展的骨髓間充質幹細胞誘導分化為神經幹細胞後移植治療腦外傷、腦血管瘤病人、脊髓損傷等。神經幹細胞移植取得了較好的臨牀效果，但也有部分患者移植後無效。移植的長期效果仍在繼續追蹤觀察中，但重要的是臨牀移植病人無嚴重移植併發症報道。在上述醫院中，北京海軍總醫院是專門從事小兒神經幹細胞移植的，其餘醫院進行的主要是成人神經幹細胞移植。

神經幹細胞的發現是神經系統疾病治療的一個里程碑，大部分神經缺損是由於疾病或損傷而使神經系統中的某些類型細胞的數目減少所致，而這些細胞又不能自我修復，如神經退行性疾病(帕金森病)和脱髓鞘疾病。由於神經幹細胞特有的生物學特性是既在體外的可持續增殖，又具有多分化的潛能，給人類多年來一直未能解決的使損傷或病變的中樞神經組織恢復相應功能的治療難題提供了可能的途徑。神經幹細胞在應用方面的研究主要集中在以下三個方面。

1　用於神經細胞的替代療法

從人胎兒全腦分離出神經幹細胞併成功地灌注入發育中的小鼠大腦後，細胞能存活、遷移，毫無接縫地與宿主大腦組織連為一體併產生3種基本的神經細胞，這些被灌注的細胞還能替補小鼠小腦神經元退行性變性神經元缺陷。

2　充當基因治療的載體

中樞神經系統損傷後自我修復效果不佳的原因，除了內源性神經幹細胞的數量不足外，還由於損傷局部的微環境不適宜神經細胞的再生。在這種情況下，單純補充幹細胞的數量是不夠的，可以通過轉基因技術，將編碼神經營養因子等的基因片段導入神經幹細胞中，使其在移植部位進行表達，改善局部微環境，以維持細胞的生存和增殖。此外，為了達到某種特殊的治療目的，也需要對移植的神經幹細胞進行基因修飾，使其在局部產生特殊的蛋白質，如用於治療中樞神經系統腫瘤時，讓其產生抗癌藥物；治療帕金森病時，讓其產生多巴胺等。

3　有助於對生命科學的研究

迄今為止，國內外的神經科學工作者已經使用神經幹細胞移植技術對腦缺血性疾病、腦出血性疾病、中樞神經系統創傷、中樞神經系統慢性退變性疾病(帕金森病、亨廷頓病、阿爾茨海默病)以及中樞神經系統腫瘤等進行動物治療試驗，展示了十分誘人的臨牀應用前景。例如，帕金森病是由於黑質多巴胺神經元變性引起的，表現為典型的運動功能失調如僵直、顫抖等。Preed等研究表明，把人胚多巴胺神經元移植到帕金森病病人腦中，能顯著改善60歲以下病人的症狀，儘管對60歲以上病人症狀未見明顯改善。