簡述：腦缺血性卒中是最常見的死亡和致殘原因之一，目前臨床上尚無有效的治療策略。由于不可逆的功能性神經(jīng)元丟失和神經(jīng)組織損傷，神經(jīng)干細胞移植可能是最有希望的治療方法。神經(jīng)干細胞（Neural stem cells，NSCs）作為一種特殊類型的干細胞，僅存在于神經(jīng)系統(tǒng)中，可分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞，具有代償內(nèi)源性神經(jīng)細胞不足和改善細胞存活的炎癥微環(huán)境的能力。

神經(jīng)干細胞移植治療腦缺血性中風(fēng)的回顧與展望

本綜述圍繞神經(jīng)干細胞移植治療腦缺血性腦卒中的重要作用，重點介紹了優(yōu)化神經(jīng)干細胞移植治療效果的方法，如特定基因的轉(zhuǎn)染和過表達，用炎癥因子預(yù)處理神經(jīng)干細胞，并與細胞因子共同移植。接下來，我們討論了神經(jīng)干細胞移植的潛在問題，這些問題嚴重限制了其快速臨床轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。

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在全球范圍內(nèi)，中風(fēng)是導(dǎo)致死亡和殘疾的三大常見原因之一。分為以下兩種類型：缺血性腦卒中和出血性腦卒中，其中缺血性腦卒中占四分之三以上（約80%-85%）。

缺血性中風(fēng)可在腦缺血區(qū)周圍引起一些有害的病理生理變化。該事件主要表現(xiàn)為局部腦組織在短時間內(nèi)出現(xiàn)血液中斷后神經(jīng)組織發(fā)生急性缺血缺氧。隨后發(fā)生一系列級聯(lián)反應(yīng)，包括局部氧自由基和活性氧的產(chǎn)生，局部組織通透性增加，腦水腫的產(chǎn)生，局部免疫炎癥細胞浸潤，神經(jīng)炎癥的發(fā)展，血腦屏障破壞. 這些病變在短時間內(nèi)顯著擴大，導(dǎo)致局部神經(jīng)細胞損傷和壞死，功能神經(jīng)元減少，軸突網(wǎng)絡(luò)中斷。

隨后，由于周圍缺血細胞區(qū)域的微環(huán)境極差，繼發(fā)性腦損傷發(fā)生，導(dǎo)致不可逆的神經(jīng)組織損傷。限制神經(jīng)組織的自我修復(fù)。即使在缺血區(qū)域血流恢復(fù)后，仍然沒有足夠的神經(jīng)細胞和適當(dāng)?shù)拿庖呶h(huán)境來補充和修復(fù)死亡的功能性神經(jīng)組織。這最終會導(dǎo)致永久性局部神經(jīng)組織丟失和大腦神經(jīng)功能缺陷（圖1)。

局部腦組織斷血后，會發(fā)生一系列級聯(lián)反應(yīng)：BBB破壞、血管通透性增加、腦水腫產(chǎn)生、炎癥因子浸潤、氧自由基和ROS產(chǎn)生、神經(jīng)炎癥發(fā)生等，誘發(fā)局部神經(jīng)細胞壞死和軸突網(wǎng)絡(luò)破壞，導(dǎo)致功能神經(jīng)元減少和不可逆的大腦神經(jīng)功能缺陷。

腦卒中臨床治療的主要目的是在腦卒中發(fā)病后盡早恢復(fù)局部腦血流灌注,減少殘疾或功能障礙的發(fā)生和程度。

傳統(tǒng)醫(yī)療分為藥物和非藥物，主要采用靜脈或動脈的溶栓，以及中醫(yī)理療，包括針刺、推拿等。

腦卒中溶栓療法時間窗短，且大多數(shù)患者無法取得良好的治療效果，因此預(yù)防與預(yù)后均特別重要。目前對于其治療目的是改善腦部血液循環(huán)，增加缺血區(qū)的半暗帶區(qū)的血流及氧的供應(yīng)，控制腦水腫，防治并發(fā)癥。

神經(jīng)干細胞移植技術(shù)在缺血性腦卒中的臨床應(yīng)用價值

隨著干細胞治療研究的發(fā)展，成體干細胞越來越受到重視，為未來臨床治療包括缺血性腦卒中在內(nèi)的難治性疾病提供了新的方向。神經(jīng)干細胞具有自我更新、低免疫原性、良好的組織相容性以及多向分化潛能等優(yōu)點；它們可以分化成三種類型的神經(jīng)細胞來維持和修復(fù)受損的腦組織。

因此，神經(jīng)干細胞作為一種天然的活性資源，被認為是治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的良好工具。許多臨床前研究發(fā)現(xiàn)外源性神經(jīng)干細胞移植可以顯著補充或替代受損組織，治療多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病。研究也表明，外源性神經(jīng)干細胞移植治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病后，不僅體內(nèi)補充了內(nèi)源性神經(jīng)干細胞的不足，而且組織損傷區(qū)周圍的免疫微環(huán)境也得到了改善。許多臨床前研究已經(jīng)證明外源性神經(jīng)干細胞對神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有一定的治療作用，并且有研究發(fā)現(xiàn)外源性神經(jīng)干細胞可以通過與一些細胞因子[如腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）、血管內(nèi)皮生長因子 (VEGF) 或NGF等。

神經(jīng)干細胞移植治療腦缺血性中風(fēng)

大量此類研究評估了移植的外源性神經(jīng)干細胞在腦缺血性中風(fēng)的臨床前動物中的治療效果和安全性。他們的研究結(jié)果表明，外源性神經(jīng)干細胞可以顯著改善腦缺血動物的預(yù)后，不僅功能預(yù)后得到改善，組織學(xué)梗死體積也明顯減少，且沒有明顯的安全性問題。

以下兩種主要機制已被批準(zhǔn)用于治療腦缺血性中風(fēng)的外源性NSCs活性，根據(jù)第一種機制，外源性干細胞移植彌補了內(nèi)源性干細胞的不足，激活了更多的內(nèi)源性細胞來修復(fù)神經(jīng)損傷；第二種機制揭示了外源性干細胞移植改善了缺血區(qū)域周圍的炎癥免疫微環(huán)境，進而基于旁觀者效應(yīng)介導(dǎo)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建（圖2)。

外源性神經(jīng)干細胞移植到缺血腦內(nèi)后，可誘導(dǎo)SVZ區(qū)的內(nèi)源性NSCs激活。然后外源性和內(nèi)源性神經(jīng)干細胞遷移到缺血損傷的皮質(zhì)部位，分化為神經(jīng)膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元，有助于神經(jīng)膠質(zhì)瘢痕形成和神經(jīng)組織修復(fù)。

神經(jīng)干細胞移植治療缺血性腦卒中的動物實驗

目前，神經(jīng)干細胞移植治療腦缺血性腦卒中動物模型的結(jié)果令人滿意。此外，干細胞移植的有效性和安全性也得到證實。Lees等和Vu等使用薈萃分析分別在腦缺血性卒中臨床前動物模型中評估干細胞移植（包括 NSCs）的治療效果。治療后腦缺血動物神經(jīng)功能明顯改善，腦梗死體積縮小。此外，預(yù)后改善程度與干細胞來源、注射途徑、注射時機和注射劑量相關(guān)。

神經(jīng)干細胞移植治療缺血性腦卒中的臨床試驗

目前，在腦缺血性中風(fēng)的臨床試驗數(shù)據(jù)庫（ClinicalTrials.gov）中注冊的NSCs臨床試驗很少。第一項研究是在英國格拉斯哥大學(xué)伊麗莎白女王大學(xué)醫(yī)院進行的II期臨床試驗 ( NCT02117635)。目前的試驗狀態(tài)表明它已經(jīng)完成。他們于2016年8月在《柳葉刀》雜志上發(fā)表了人NSC治療慢性腦缺血性中風(fēng)的I期臨床試驗（NCT01151124）。

該臨床研究是一項非盲的單中心移植研究，涉及不同劑量的CTX0E03細胞（永生化NSC細胞系，ReNeuron）。永生化NSCsCTX0E03的同種異體移植通過立體定向注射進行。共有11名患者入組。四組注射不同劑量的外源性神經(jīng)干細胞?；颊唠S訪2年，并通過NIHSS（美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表）和 Barthel 指數(shù)方法進行評估。所有評估方法和MRI圖像證實，外源性神經(jīng)干細胞顯著改善神經(jīng)干細胞移植后患者的神經(jīng)功能，且無相關(guān)不良反應(yīng)。該研究是首次在臨床腦缺血性卒中患者中進行的外源性神經(jīng)干細胞移植。由于人類白細胞抗原（HLA）錯配，所有患者均未使用免疫抑制劑，結(jié)果顯示部分患者神經(jīng)功能有明顯改善。但由于I期臨床試驗納入的患者數(shù)量較少，且未納入對照組或安慰劑組（這可能涉及倫理問題），因此預(yù)計II期臨床試驗將有更詳細的數(shù)據(jù)。

第二項研究是在北京八一腦科醫(yī)院注冊的I期臨床試驗（NCT03296618）。在這項研究中，使用了來自 Neuralstem 的NSI-566細胞系的外源性神經(jīng)干細胞，該細胞系來源于原代人胎兒脊髓組織。該I期臨床試驗結(jié)果尚未公布。

優(yōu)化神經(jīng)干細胞移植的療效

盡管臨床前研究證實了神經(jīng)干細胞移植治療缺血性腦卒中的有效性和安全性，但仍存在一些爭議。由于干細胞在體內(nèi)的移植效率或存活率不足5% ，因此該療法在臨床應(yīng)用前仍有許多問題需要解決。最重要的問題是移植后神經(jīng)干細胞在體內(nèi)的移植效率和分化率。此外，內(nèi)源性和外源性神經(jīng)干細胞在體內(nèi)分化為神經(jīng)膠質(zhì)細胞的比例明顯高于神經(jīng)元。

因此，許多研究試圖通過不同的策略來改變神經(jīng)干細胞的基因表達或蛋白質(zhì)水平，例如病毒轉(zhuǎn)染以表達特定基因，用炎癥免疫因子預(yù)處理細胞，以及與細胞因子結(jié)合以增加移植細胞的治療效果。

神經(jīng)干細胞移植的潛在問題

盡管臨床前和臨床研究均已證實，外源性神經(jīng)干細胞移植可以治療缺血性腦卒中、神經(jīng)退行性疾病等多種難治性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，但仍存在一定的局限性和潛在的副作用，包括干細胞的大規(guī)模生產(chǎn)瓶頸、潛在的同種異體細胞排斥、細胞致瘤性風(fēng)險、細胞移植的移植或存活效率、細胞給藥途徑的困難以及靶向問題。這些都限制了神經(jīng)干細胞的快速臨床轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。

前景干細胞為基礎(chǔ)的無細胞治療策略

目前，基于干細胞的療法是治療難治性疾病最有希望的方法。大量研究證實了干細胞治療對包括缺血性腦卒中在內(nèi)的難治性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的有效性和可行性。雖然移植的外源性NSCs可以在急性腦卒中后提供神經(jīng)保護作用，并為慢性腦卒中補充丟失的神經(jīng)組織（通過直接細胞替代和增強內(nèi)源性修復(fù)），但并未達到完全康復(fù)的最終目標(biāo)，仍存在一些問題需要解決解決。

多項研究證實旁分泌效應(yīng)在干細胞移植中起主要作用，而造成這種旁分泌效應(yīng)的主要分子是細胞外囊泡（EVs）。外泌體是源自在EV中起主要作用的細胞的胞吐囊泡的小分子。

外泌體直徑約30-150nm，可被所有細胞分泌，包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和RNA；此外，它們在細胞間通訊中起著非常重要的作用。由于外泌體在一定程度上具有其來源細胞的活性成分和功能特性，因此它們可用于開發(fā)新型無細胞治療。相關(guān)臨床前和臨床研究證實干細胞外泌體安全有效；它們不僅可以穿過生物屏障（如血腦屏障，BBB），而且還表現(xiàn)出免疫耐受性，在體內(nèi)相對穩(wěn)定（無免疫排斥） 。同時，可以避免外源細胞的致瘤性（由于無細胞處理）。此外，它們可以通過納米醫(yī)學(xué)技術(shù)進行修飾，以增強其治療效果，并促進給藥途徑或治療的靶向。

總之，目前包括缺血性腦卒中在內(nèi)的難治性神經(jīng)系統(tǒng)疾病最有希望的治療方法是基于干細胞移植（圖3)。

NSCs-外泌體可以克服與干細胞療法相關(guān)的許多風(fēng)險和困難。外泌體含有細胞的活性成分，可自由穿過血腦屏障，介導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)，無免疫耐受，可載藥，可標(biāo)記靶向治療等。目前，NSCs-外泌體作為無干細胞分子可能是缺血性中風(fēng)干細胞治療最有希望的治療候選者。

神經(jīng)干細胞作為一種只存在于神經(jīng)系統(tǒng)的特殊干細胞，在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的修復(fù)中發(fā)揮著非常重要的作用。神經(jīng)干細胞是一種天然種子資源，不僅可以補充壞死的神經(jīng)細胞或組織，還可以參與內(nèi)源性修復(fù)機制。此外，源自神經(jīng)干細胞的外泌體具有相似的功能特性，可能成為干細胞研究領(lǐng)域的一個新的研究課題。

因此，使用基于干細胞的無細胞治療，外泌體可以發(fā)展成為一種新的治療策略，它們可能在未來發(fā)揮更重要的作用。

參考資料：Zhang GL, Zhu ZH, Wang YZ. Neural stem cell transplantation therapy for brain ischemic stroke: Review and perspectives. World J Stem Cells. 2019 Oct 26;11(10):817-830. doi: 10.4252/wjsc.v11.i10.817. PMID: 31692854; PMCID: PMC6828598.

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