神經干細胞 (NSC) 是中樞神經系統(tǒng) (CNS) 中具有自我更新能力的多能細胞。由于其具有神經保護和免疫調節(jié)特性，NSC可以促進神經修復和再生。

神經干細胞對神經系統(tǒng)疾病的優(yōu)勢

神經干細胞具有極強的增殖和產生子代細胞的能力。后者又分化為神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞，這些細胞對于中樞神經系統(tǒng)的正常運作和修復至關重要。?

神經元或神經細胞負責使用電信號和化學信號將外部世界的信息通過感覺器官（如眼睛和耳朵）傳送到大腦。

星形膠質細胞負責代謝、穩(wěn)態(tài)和神經保護任務過程，例如調節(jié)血流和控制睡眠。

星形膠質細胞充當中樞神經系統(tǒng)內的神經元、少突膠質細胞和其他細胞之間的橋梁。

少突膠質細胞是中樞神經系統(tǒng)的細胞，含有大量脂肪，可以覆蓋神經周圍，在神經元通訊中發(fā)揮重要作用。

我們何時使用神經干細胞

我們將神經干細胞移植療法應用于多種病癥：

• 多發(fā)性硬化癥 (MS)：NSC可以幫助修復受損的髓鞘并支持神經元功能。
• 創(chuàng)傷性腦損傷：NSCs可以促進受傷后受損神經組織的再生。
• 中風：NSC有助于修復和恢復受中風影響的腦組織。

NSC 療法還可用于以下疾病：

• 帕金森病：研究表明，NSC可能取代丟失的多巴胺能神經元。
• ALS（肌萎縮側索硬化癥）：NSC可能減緩神經退行性疾病的進展。
• 阿爾茨海默病：NSC可能取代受損的神經元并增強認知功能。

在神經組織再生中使用神經干細胞而非間充質干細胞的優(yōu)勢

1. 更好的修復能力：與MSC相比，NSC在修復受損神經組織方面更有效。
2. 優(yōu)越的再生能力：由于NSC的特殊性，其再生效果比MSC更好。
3. 修復能力范圍更廣：NSC可以分化為神經元和神經膠質細胞，而MSC的分化能力可能有限。因此，NSC可以替換或修復神經系統(tǒng)中更多類型的細胞。
4. 高分化率：在實驗室環(huán)境下，高達90%的NSC可分化為神經元，而通常只有10%的MSC可在體內實現(xiàn)這一目標。

神經干細胞的收集和制備

神經干細胞（NSCs）的收集和制備是一項較為復雜的技術，以下是其主要的步驟及相關原理和方法：

收集

從胚胎腦組織獲取

• 原理：胚胎發(fā)育過程中，神經干細胞大量存在于神經生發(fā)區(qū)域，具有很強的自我更新和分化潛能。
• 方法：一般選取合適孕期的實驗動物胚胎，常用的如小鼠、大鼠等。在無菌條件下，取出胚胎腦組織，分離出富含神經干細胞的區(qū)域，如腦室下區(qū)、海馬齒狀回等。

從成體腦組織獲取

• 原理：成體腦組織中仍存在少量具有干細胞特性的神經干細胞，主要存在于特定的神經生發(fā)區(qū)域，如側腦室的腦室下區(qū)和海馬的齒狀回顆粒下層等。
• 方法：通過手術方法，在麻醉狀態(tài)下，打開實驗動物或人類患者的顱骨，暴露腦組織，然后精確地取材。也可采用神經內鏡技術，在可視化條件下進行微創(chuàng)取材，減少對腦組織的損傷。

從誘導多能干細胞（iPSCs）分化獲取

• 原理：通過導入特定的轉錄因子等方法，可將體細胞重編程為具有多能性的iPSCs，iPSCs在特定的誘導條件下可分化為神經干細胞。
• 方法：首先從患者或實驗動物的皮膚、血液等組織中獲取體細胞，然后利用病毒載體或非病毒載體等方法，將Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc等轉錄因子導入體細胞，使其重編程為iPSCs。接著，將iPSCs接種于特定的神經誘導培養(yǎng)基中，添加如維甲酸、SHH等誘導因子，誘導其向神經干細胞分化。

制備

組織塊培養(yǎng)法

• 原理：將獲取的腦組織塊置于合適的培養(yǎng)基中，組織塊中的神經干細胞會逐漸從組織塊邊緣遷移出來，貼壁生長并增殖。
• 方法：將收集到的腦組織剪成小塊，用胰蛋白酶或膠原酶等消化酶進行適度消化，以分散細胞。然后將消化后的細胞懸液接種于含血清或無血清的神經干細胞培養(yǎng)基中，置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，定期更換培養(yǎng)基，去除未貼壁的細胞和雜質，使神經干細胞逐漸富集。

單細胞克隆法

• 原理：利用神經干細胞具有自我更新和克隆形成的能力，將單個神經干細胞接種于培養(yǎng)體系中，使其增殖形成克隆。
• 方法：將收集到的細胞懸液進行有限稀釋，使細胞密度達到每微升含1-10個細胞的水平。然后將細胞懸液接種于96孔板或24孔板中，每孔加入適量的細胞懸液，使每個孔中平均含有1個細胞。在培養(yǎng)過程中，通過顯微鏡觀察，挑選出單個細胞形成的克隆，將其轉移至新的培養(yǎng)容器中繼續(xù)培養(yǎng)，獲得純度較高的神經干細胞。

流式細胞分選法

• 原理：根據神經干細胞表面特異性標志物的表達情況，利用流式細胞儀對細胞進行分選，從而獲得高純度的神經干細胞。
• 方法：首先將收集到的細胞懸液與熒光標記的神經干細胞特異性抗體孵育，如巢蛋白（Nestin）、SOX2等抗體。這些抗體能夠與神經干細胞表面的相應抗原特異性結合，使神經干細胞帶上熒光標記。然后將細胞懸液加入流式細胞儀中，在激光的激發(fā)下，根據細胞的熒光信號和散射光信號，將表達神經干細胞特異性標志物的細胞分選出來，收集到特定的容器中進行培養(yǎng)。

這些細胞在實驗室環(huán)境中生長，直到達到治療所需的數量。

培育和調制過程大約持續(xù)1.5-2個月，直到它們適合治療使用。為確保供應充足，我們建議保持兩個月的儲備。 

如果需要的話，可以冷凍這些細胞進行長期保存。

我們如何移植神經干細胞？

神經干細胞治療可以通過兩種方式進行：

• 鞘內注射（進入椎管）。這是首選方案。鞘內注射是一種安全、有效、經過充分研究的方法，侵襲性和并發(fā)癥風險較低。此外，細胞可以輕松穿過腦脊液，并可能到達中樞神經系統(tǒng)的多個區(qū)域，使其成為治療中樞神經系統(tǒng)疾病的理想方法。
• 直接在病變部位（受損區(qū)域）進行治療。吉林中科干細胞目前不采用這種方法。以這種方式注射細胞具有更多的技術挑戰(zhàn)和風險，例如引發(fā)感染、損傷周圍組織以及延長術后護理和住院時間。

劑量

對于鞘內給藥，每次手術的典型劑量范圍為5000萬至7000萬個細胞，平均6000萬個細胞稀釋在3毫升溶液中。

項目時長

NSCs治療計劃持續(xù)4-5天，如有必要可在一年后重復。 

該計劃包括以下步驟：

• 第1天：我們的醫(yī)療專業(yè)人員評估患者的狀況和治療適合性。
• 第2天：鞘內注射NSCs細胞。醫(yī)生使用鞘內注射工具和鉛筆尖脊椎針以及局部麻醉劑來麻醉皮膚，從而進行該手術。
• 第3天和第4天：監(jiān)測任何不良反應或改善跡象。

與其他細胞結合

NSCs療法還可以與其他類型的細胞相結合，例如來自胎盤、臍帶和外泌體的細胞。這樣，我們可以提高治療效果并支持再生過程。?

禁忌癥

總體而言，NSC治療耐受性良好，適用于許多患者。不過，該治療也存在一些禁忌癥：

• 18歲以下患者：由于對兒童的研究和安全數據不足。
• 服用抗凝劑的患者：抗凝劑會影響人體凝血能力，在治療期間或治療后會產生風險。但是，如果可以停用該藥物，則該手術可能是一種選擇。
• 患有某些血液凝固障礙的患者：在這種情況下，應謹慎進行該手術，因為并發(fā)癥的風險會增加。

治療結果

• 6個月后：神經干細胞療法的積極效果有望增強
• 一年后：治療效果可能會降低

需要注意的是，治療效果會因病情嚴重程度、病程長短和個人特征而異。對于創(chuàng)傷，一次治療可能就足夠了。 

然而，神經退行性疾病，如多發(fā)性硬化癥或帕金森氏癥，可能需要重復治療來支持或改善患者的病情。

副作用

雖然細胞療法不會引發(fā)長期副作用，但可能會引發(fā)一些輕微的短期影響，包括：

• 發(fā)燒
• 頭痛 
• 寒冷
• 皮疹
• 注射部位局部腫脹或發(fā)紅

這些影響可以通過止痛藥或術后休息來解決，并在24小時內消失。良性腫瘤作為副作用發(fā)展的可能性低于1%。最后，細胞不會遷移到其他身體系統(tǒng)，最大限度地減少了對患者健康的潛在影響。

參考資料：

Guo Wen , Zhang Xindan , Zhai Jiliang , Xue Jiajia. The roles and applications of neural stem cells in spinal cord injury repair. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, VOL.10, 2022, https://www.frontiersin.org/journals/bioengineering-and-biotechnology/articles/10.3389/fbioe.2022.966866, DOI: 10.3389/fbioe.2022.966866

Feng C, Deng L, Yong YY, Wu JM, Qin DL, Yu L, Zhou XG, Wu AG. The Application of Biomaterials in Spinal Cord Injury. Int J Mol Sci. 2023 Jan 3;24(1):816. doi: 10.3390/ijms24010816. PMID: 36614259; PMCID: PMC9821025.

Baker EW, Kinder HA, West FD. Neural stem cell therapy for stroke: A multimechanistic approach to restoring neurological function. Brain Behav. 2019 Mar;9(3):e01214. doi: 10.1002/brb3.1214. Epub 2019 Feb 12. PMID: 30747485; PMCID: PMC6422715.

Oz T, Kaushik A, Kujawska M. Neural stem cells for Parkinson’s disease management: Challenges, nanobased support, and prospects. World J Stem Cells. 2023 Jul 26;15(7):687-700. doi: 10.4252/wjsc.v15.i7.687. PMID: 37545757; PMCID: PMC10401423.

Vasques JF, Teixeira Pinheiro LC, de Jesus Gon?alves RG, et al. Cell-based Research and Therapy for Amyotrophic Lateral Sclerosis: Promises and Challenges. In: Araki T, editor. Amyotrophic Lateral Sclerosis [Internet]. Brisbane (AU): Exon Publications; 2021 Jul 25. Chapter 7. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK573430/ doi: 10.36255/exonpublications.amyotrophiclateralsclerosis.celltherapy.2021

Chen X, Jiang S, Wang R, Bao X, Li Y. Neural Stem Cells in the Treatment of Alzheimer’s Disease: Current Status, Challenges, and Future Prospects. J Alzheimers Dis. 2023;94(s1):S173-S186. doi: 10.3233/JAD-220721. PMID: 36336934; PMCID: PMC10473082.

免責說明：本文僅用于傳播科普知識，分享行業(yè)觀點，不構成任何臨床診斷建議！杭吉干細胞所發(fā)布的信息不能替代醫(yī)生或藥劑師的專業(yè)建議。如有版權等疑問，請隨時聯(lián)系我。