神经干细胞移植的临床应用及儿科应用展望
神经干细胞( neural stem cells ,NSCs) 是具有增殖和自我更新能力的细胞,在一定条件下可诱导分化成神经元、星型胶质细胞及少突胶质细胞[ 1 ] 。NSCs 移植治疗中枢神经系统(CNS) 疾病,不论是在动物实验还是临床研究都取得了令人鼓舞的进展,提示NSCs 移植可能是治疗CNS 损伤及退行性疾病最有前景的治疗方法之一。一、NSCs 移植的动物研究
NSCs 移植的动物实验研究发现植入的NSCs 在宿主体内能存活、迁移、分化并改善受损宿主的神经运动功能 。新生动物实验研究也显示移植能改善由缺氧缺血(HI) 性所致的感觉运动功能障碍。Jansen 等制成新生鼠HI 性模型后,将孕16 d 胚胎鼠新皮层制成细胞悬液,植入损伤后3 d 的新生鼠感觉运动皮层区域,实验发现移植细胞分化呈现与正常脑皮层类似的神经化学表型,重建神经通路,并改善由于皮层损伤而引起的感觉运动功能障碍。另有实验在新生小鼠缺血缺氧脑损伤(HIBD) 后,从损伤同侧脑室移植C17. 2 NSCs 系,发现供体来源的细胞迁移并广泛整合到缺血区域,即使将NSCs移植到损伤对侧侧脑室,NSCs 也向缺血损伤区域迁移,并在梗死区分化为神经元和胶质细胞。
二、国外NSCs 移植治疗的临床应用
从20 世纪80 年代中期开始,国外学者即将这一技术应用于临床。临床应用较多的是治疗帕金森病。Lindvall等将来源于人胎儿中脑组织的多巴胺神经元移植至帕金森病患者纹状体中,植入的多巴胺神经元能与宿主脑细胞整合,起到神经元替代作用,在宿主脑内发挥作用,改善患者运动功能。在一组随机、双盲、对照临床实验中, Isacson 等用人胎儿中脑组织移植治疗帕金森病,结果发现60 岁以上和对照组患者移植后运动功能无明显改善,但60 岁以下患者在移植后1 年,更多患者在2～3 年出现临床运动动能改善。这一结果也提示移植效果与接受移植年龄密切相关。Hauser等进行胎儿黑质移植治疗6 例帕金森病患者,移植后予6个月免疫抑制治疗,移植后1 、3 、6 、9 、12 、18 、24 个月进行帕金森量表评分(UPDRS) 及移植后6 、12 个月进行18 F2荧光多巴正电子发射断层扫描(18FDP2PET) 检查,移植组UPDRS 及8FDF2PET 结果均较对照组明显增强( P < 0. 05 , P < 0.001) ,提示患者临床功能改善与移植物存活、发挥功能密切相关。Meta 分析结果显示对帕金森病患者行胎儿多巴胺神经元移植能取得持续的临床改善。但也有移植治疗帕金森病无效报道。Olanow 等进行胎脑黑质移植的临床观察,将帕金森病患者34 例随机分为移植组及安慰组,2 年后行UPDRS评分评估疗效,结果两组评分无显著差异( P = 01024) ,认为胎脑黑质移植不能作为治疗帕金森病方法。神经干/ 前体细胞( neural stem/ precursor cell , NSCs/NPCs) 移植治疗脑中风、脑梗死亦取得较好疗效。Kondziolka等将来源于人畸胎瘤细胞系NT22 的神经前体细胞移植至12 例中风患者梗死灶,6 个月时11 例患者FDP2PET 检测,其中6 例患者移植区代谢明显增强,欧洲卒中评分量表亦较术前明显提高,追踪观察12～18 个月未发现移植相关血清学及影像学不良反应,证明NSCs 移植在脑梗死伴运动障碍患者的应用是可行的。Nelson 等将人畸胎瘤细胞系NT22 ( hNT)的NPCs 移植至脑梗患者病灶,27 个月后患者病故时尸检,这些植入细胞未被排斥,在植入部位可见植入细胞分化为轴索免疫组织化学阳性的神经元,原位杂交分析表明植入部位的细胞多倍体与体外hNT 神经元一致。临床亦有NSCs 移植应用于治疗亨廷顿病的治疗报道, Freeman 等进行胎脑来源的NSCs 移植治疗亨廷顿病患者,临床发现植入细胞能存活、发育并表达典型胆碱能神经元表型,替代损伤的宿主神经元,重建损伤的神经连接。其中1 例患者18 个月后死于心血管疾病,行尸检及免疫组织化学证实以上结果,同时移植部位未见免疫排斥细胞存在。但临床应用人胎瘤细胞系移植应注意致瘤性问题[2] 。
三、国内NSCs 移植的临床应用
国内也开展了相关临床研究,复旦大学华山医院进行颅脑外伤自体NPCs 移植1 、2 期临床研究[2 ] 。他们将患者暴露伤口处的脑组织碎片在体外进行分离、培成多能NSCs/NPCs ,将这些细胞移植至脑损伤区,对8 例患者进行移植观察,植后2 周～2 年以功能磁共振(fMRI) 、荧光脱氧葡萄糖同位素扫描(FDG2PET) 、体感诱发电位(SEP) 及残疾评分量表(dis2abiliti raying scale ,DRS) 进行移植疗效的评估。结果移植组在fMRI、FDG2PET、SEP 及DRS 评分较对照组均有明显改善,运动功能在移植后6 个月出现逐步进步。移植患者无1 例出现惊厥、发热、神经运动功能倒退。
四、儿科应用展望
尽管NSCs/ NPCs 移植已用于帕金森病、亨廷顿病、缺血性中风、老年性痴呆等的临床治疗及某些脊髓损伤后修复,但由于脑内环境是以生长抑制因子表达占优势,同时常并动脉粥样硬化、供血不足致总体移植疗效不甚理想 。相比之下,儿科相关研究很少,但有限的新生动物NSCs 移植研究结果表明,新生动物移植后植入细胞能更广泛迁移、纤维投射及分化,改善宿主神经运动功能 。Bentlage 等动物实验证明受体年龄是NSCs 移植获取成功的关键因素。与成年动物NSCs 移植相比,植入新生动物脑内的NSCs 能广泛迁移,改善由损伤所致的功能异常。成年动物脑内NSCs 往往仅达到移植部位附近组织,轴突投射范围也较局限。由于胚胎及出生后脑发育过程中,脑的内环境主要是神经营养因子的表达占优势,其生长抑制因子的表达明显低于成年动。可见新生动物移植内环境明显优于成年动物,能取得较成年动物好移植效果,提示NSCs 移植在儿科CNS 疾病治疗中具有巨大的潜能。针对新生动物的发育特点,海军总医院儿科开展了相关基础研究。屈素清等发现HIBD 后新生动物内源性NSCs具有更强的增殖、迁移能力,具有较强的修复潜能。随后屈素清等进行的经脑室及脑实质移植外源性NSCs 实验研究显示,植入细胞能在内源性NSCs 的引导下迅速、定向地向损伤区迁移,并依迁移至不同部位分化为不同的神经细胞,修复损伤。临床前的研究在猴的移植中证明了移植的安全性及可行性,移植后的猴仍在观察中。
2005 年5 月,栾 佐等[ 25 ]进行首例重度缺氧缺血性脑病(HIE) 后遗症患儿的人NPCs 移植,术后患儿神经运动功能在短时间内明显改善, FDG2PET 显示原低代谢区代谢明显增强,移植后短期疗效肯定。移植出现短期疗效的机制可能是:1. 移植细胞悬液含有细胞因子,移植细胞进入宿主脑内分泌神经营养因子,营养宿主神经细胞;2. 激活宿主内源性神经干细胞增殖、迁移、分化、修复损伤。移植的长期疗效还在进一步观察中,理论上将植入细胞从移植部位向损伤区迁移,依不同部位分化为不同神经细胞,与宿主细胞形成突出联系,发挥功能。完成这一过程需要3～6 个月时间,所以移植后长期疗效应在移植后3～6 个月逐步出现。在随后进行对HIE 后遗症患儿十余例移植治疗中,约60 %患儿有运动功能改善及fMRI、VEP、FDG2PET 及脑电图的明显好转。从移植初步疗效看,人NSCs 移植在疗效HIBD 中短期疗效显著,但目前进行的研究例数尚少、观察时间尚短,需进一步研究。
五、小结
尽管NSCs 移植治疗CNS 疾病有争议,但在目前CNS 疾病无有效治疗方法情况下,移植仍不失为最有前景的治疗。但什么是最佳细胞来源,如何解决移植可能存在的慢性排斥反应及移植安全性问题还有待在实际工作中进一步探索、研究。
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