神經(jīng)干細(xì)胞 (NSC) 越來越多地被認(rèn)為是治療中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 損傷的細(xì)胞療法最有希望的候選對(duì)象，這主要是因?yàn)樗鼈兙哂卸嗄芊只芰σ约俺錾姆置诤蜌w巢特性。

近年來，人們開始廣泛研究探索神經(jīng)干細(xì)胞移植對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的治療潛力，并取得了重大進(jìn)展。然而，由于損傷后形成不利的微環(huán)境，導(dǎo)致移植的NSC在宿主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的存活、分化和整合不理想，基于NSC的移植療法往往無法達(dá)到最佳治療效果。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，基因改造已成為一種有吸引力的策略來改善NSC療法的效果。這主要?dú)w因于它不僅可以增強(qiáng)NSC的分化能力，還可以促進(jìn)一系列生物活動(dòng)，例如分泌生物活性因子、抗炎作用、抗凋亡特性、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化功能和血管生成。此外，基因改造使NSC在神經(jīng)損傷的情況下發(fā)揮更強(qiáng)的神經(jīng)保護(hù)作用。

轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細(xì)胞移植治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的進(jìn)展

近日，在《Stem Cell Research&Therapy》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)“轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細(xì)胞治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的進(jìn)展”的文獻(xiàn)綜述，研究人員探頭了用各種治療基因進(jìn)行基因改造的神經(jīng)干細(xì)胞在治療神經(jīng)損傷和神經(jīng)疾病方面的作用和機(jī)制的最新進(jìn)展[1]。

本綜述首次對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的特點(diǎn)、來源和有利于神經(jīng)再生的特有基因改造，以及經(jīng)過基因改造的神經(jīng)干細(xì)胞在細(xì)胞治療中對(duì)各種神經(jīng)損傷和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療能力進(jìn)行了前所未有的全面分析。

此外，我們還詳細(xì)總結(jié)了針對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和疾病模型的基于基因改造的神經(jīng)干細(xì)胞療法的移植時(shí)機(jī)、途徑和劑量的最新進(jìn)展。

我們相信這篇綜述可以幫助更好地理解轉(zhuǎn)基因NSC促進(jìn)神經(jīng)損傷修復(fù)的調(diào)控機(jī)制，并啟發(fā)未來的實(shí)驗(yàn)研究，以更好地確定中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和疾病的治療方案。

01什么是神經(jīng)干細(xì)胞和轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細(xì)胞

神經(jīng)干細(xì)胞的特點(diǎn)

神經(jīng)干細(xì)胞（Neural Stem Cells，簡(jiǎn)稱NSCs）是一類具有自我更新和多向分化潛能的干細(xì)胞，它們?cè)谥袠猩窠?jīng)系統(tǒng)（CNS）的發(fā)育和修復(fù)中扮演著重要角色。以下是NSCs的一些主要特點(diǎn)：

1. 自我更新和克隆擴(kuò)增：NSCs可以通過對(duì)稱分裂進(jìn)行自我更新，保持干細(xì)胞池的大小，并通過增殖實(shí)現(xiàn)克隆擴(kuò)增。

2. 多能分化：NSCs具有多向分化潛能，可以通過不對(duì)稱分裂產(chǎn)生多種表型不同的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，包括神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞。

3. 歸巢能力：NSCs具有歸巢能力，能夠定向遷移到受損區(qū)域，這一能力與多種趨化因子和粘附分子的表達(dá)密切相關(guān)。

4. 神經(jīng)分化：在動(dòng)物早期發(fā)育過程中，NSCs可以被誘導(dǎo)分化，生成整個(gè)中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

5. 促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)：NSCs能夠通過多種機(jī)制促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)，包括分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和其他生物活性因子，改善不利的微環(huán)境，支持細(xì)胞存活，促進(jìn)軸突再生，增強(qiáng)血管生成。

6. 治療潛力：NSCs在治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和神經(jīng)退行性疾病方面具有巨大潛力，它們可以補(bǔ)充丟失的神經(jīng)元，減輕神經(jīng)損傷。

7. 年齡和區(qū)域特異性：在不同年齡段的哺乳動(dòng)物大腦中，NSCs可以被吸引到距離神經(jīng)退行性區(qū)域相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，顯示出它們?cè)诓煌挲g和腦區(qū)的分布和活性可能有所不同。

8. 細(xì)胞補(bǔ)充療法：基于NSCs的治療原則，細(xì)胞補(bǔ)充療法被廣泛認(rèn)可，適用于對(duì)常規(guī)治療反應(yīng)不佳的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷患者。

9. 分泌活性：NSCs能夠分泌多種產(chǎn)物，這些分泌物能夠改善微環(huán)境，促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)和再生。

這些特點(diǎn)使得NSCs成為研究和治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的重要工具，尤其是在神經(jīng)損傷和退行性疾病的治療中。

神經(jīng)干細(xì)胞的來源和位置

神經(jīng)干細(xì)胞（NSCs）的來源和位置是神經(jīng)科學(xué)研究中的重要領(lǐng)域，以下是NSCs的主要來源和位置：

1. 胚胎起源：NSCs起源于胚胎發(fā)育過程中的側(cè)腦室壁內(nèi)，包括皮質(zhì)（Cx）、海馬（Hp）、紋狀體（St）、隔膜（SP）和脊髓中央管（SC）。

2. 成年哺乳動(dòng)物大腦：腦室下區(qū)（SVZ）：大多數(shù)成年神經(jīng)干細(xì)胞位于海馬齒狀回的腦室下區(qū)。顆粒下區(qū)（SGZ）：海馬的另一個(gè)區(qū)域，也是成年神經(jīng)干細(xì)胞的主要位置。

3. 嗅球（OB）：成年嚙齒動(dòng)物和人類嗅球中也存在NSCs，它們可以產(chǎn)生中間神經(jīng)元，并且有研究表明新生神經(jīng)元從側(cè)腦室的V-SVZ遷移到OB。

4.嗅粘膜：成年NSCs/神經(jīng)前體細(xì)胞（NPCs）也可以從嗅粘膜中培養(yǎng)和表征，作為治療神經(jīng)損傷和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的替代來源。

5. 外源性NSCs：移植外源性NSCs是治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病和損傷的一種有前途的策略，它們可以直接從胎兒和成人神經(jīng)組織中分離，包括大腦和脊髓。

6. 多能干細(xì)胞轉(zhuǎn)分化：NSCs可以通過將多能干細(xì)胞轉(zhuǎn)分化獲得，包括胚胎干細(xì)胞（ESCs）和誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPSCs）。

iPSCs由成體細(xì)胞通過特定轉(zhuǎn)錄因子重新編程為多能狀態(tài)獲得。

7. 間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）：源自MSCs的NSCs也被提議作為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的創(chuàng)新細(xì)胞治療方法。

8. 轉(zhuǎn)分化的體細(xì)胞：NSCs可以從轉(zhuǎn)分化的體細(xì)胞中獲得，包括血細(xì)胞中的單核細(xì)胞、皮膚成纖維細(xì)胞和尿液細(xì)胞。

9. 永生化NSCs：通過引入與胚胎發(fā)生相關(guān)的基因，NSCs可以進(jìn)一步永生化，從而可以選擇具有連續(xù)分裂能力的NSC克隆。

NSCs的這些來源和位置為研究和治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了多種途徑，包括細(xì)胞替代療法和基因轉(zhuǎn)移療法。通過這些方法，科學(xué)家們可以探索NSCs在神經(jīng)修復(fù)和再生中的潛力。

我們?yōu)槭裁匆邪l(fā)轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細(xì)胞，轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細(xì)胞的價(jià)值

一、神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）臨床應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

移植的NSC雖有通過補(bǔ)充受損或壞死細(xì)胞、旁觀者免疫調(diào)節(jié)和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)機(jī)制發(fā)揮治療作用的潛力，但臨床應(yīng)用面臨巨大挑戰(zhàn)，主要是移植的NSC存活率低且分化為神經(jīng)細(xì)胞的效率低。脊髓損傷后，受損區(qū)域微環(huán)境惡化阻礙其增殖、遷移和分化潛力，影響治療效果。并且直接遞送神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等也存在如在血腦屏障滲透性有限、在神經(jīng)組織內(nèi)分布不充分、生物利用度低、半衰期短等問題。 

二、表觀遺傳修飾對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的作用

表觀遺傳修飾在調(diào)節(jié)與神經(jīng)發(fā)育和生長(zhǎng)相關(guān)基因表達(dá)方面起關(guān)鍵作用，微小RNA（miR）作為關(guān)鍵的非編碼調(diào)節(jié)RNA，在神經(jīng)發(fā)生過程中有動(dòng)態(tài)表達(dá)模式并啟動(dòng)多種功能，部分可作為病理狀況的有效治療靶點(diǎn)，已被用于增強(qiáng)NSC特性用于移植策略。像miR-124、miR-7b-3p等多個(gè)miR已被證實(shí)可通過不同機(jī)制增強(qiáng)NSC修復(fù)受傷或患病組織能力、改善神經(jīng)功能、對(duì)抗中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變和神經(jīng)系統(tǒng)疾病，通過多種表觀遺傳修飾對(duì)NSC進(jìn)行調(diào)控代表著一種有前途的療法。

三、組合基因工程技術(shù)與干細(xì)胞療法的意義

神經(jīng)損傷通常和炎癥、細(xì)胞壞死等多種有害因素相關(guān)，增強(qiáng)NSC的抗炎、抗凋亡等能力對(duì)治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）損傷很關(guān)鍵。組合基因工程技術(shù)與基于干細(xì)胞的療法提供了創(chuàng)新思路，特定基因轉(zhuǎn)移到NSC中對(duì)治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病有有效性，常見傳導(dǎo)的基因包含編碼神經(jīng)遞質(zhì)合酶、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等的基因。

NSC作為傳遞治療基因的極具吸引力的候選對(duì)象，基因改造的NSC不僅能促進(jìn)細(xì)胞存活和增殖，還能增強(qiáng)向神經(jīng)細(xì)胞的分化，移植后可維持特定分子高水平表達(dá)，改善微環(huán)境，減輕炎癥等反應(yīng)。 

四、轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細(xì)胞移植的潛在價(jià)值

轉(zhuǎn)基因細(xì)胞的移植可能通過優(yōu)化神經(jīng)干細(xì)胞存活、增強(qiáng)神經(jīng)元分化、促進(jìn)軸突生長(zhǎng)、可塑性和功能恢復(fù)等各種機(jī)制，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷提供潛在更精準(zhǔn)的治療策略。

使用轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細(xì)胞移植治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷

轉(zhuǎn)基因NSC/NPC的來源

用于治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的轉(zhuǎn)基因NSC/NPC的制備方法：

1. 分離自胚胎組織：多數(shù)NSC主要從胚胎的不同部位進(jìn)行分離，比如胚胎14/14.5天的皮質(zhì)、前腦、間腦、脊髓、海馬，還有成人嗅覺系統(tǒng)等，這些部位的組織是獲取NSC的來源之一。 

2. 永生化神經(jīng)前體細(xì)胞系：像C17.2細(xì)胞系以及永生化人類NSC系HB1/F3，它們通過整合致癌基因?qū)崿F(xiàn)無限增殖，憑借這一特性可進(jìn)行大量生產(chǎn)，進(jìn)而能為后續(xù)治療應(yīng)用等提供充足的細(xì)胞來源。

3. 來自胚胎干細(xì)胞（ESC）的NSC/NPC：胚胎干細(xì)胞也是制備NSC/NPC的一個(gè)途徑，其具備相應(yīng)的分化潛能等特點(diǎn)，可用于獲取滿足治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷需求的細(xì)胞。 

4. 來自骨髓基質(zhì)細(xì)胞的NSC/NPC：骨髓基質(zhì)細(xì)胞能夠分化產(chǎn)生NSC/NPC，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷治療相關(guān)細(xì)胞的制備提供了別樣的渠道。 

5. 誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞衍生的NPC（iPSC-NPC）：iPSC/NPC可以從患者自體皮膚成纖維細(xì)胞中產(chǎn)生，這一優(yōu)勢(shì)在于能夠避免干細(xì)胞移植帶來的免疫排斥和倫理問題，不過其在臨床前應(yīng)用面臨著重編程效率低這一主要挑戰(zhàn)，需要先解決該問題才能更好地投入應(yīng)用。

轉(zhuǎn)基因NSC/NPC移植的主要方法

目前對(duì)于脊髓損傷（SCI）治療最有效的NSC移植策略尚未達(dá)成共識(shí)，不同移植方法在宿主體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生不同治療結(jié)果，所以移植方法的選擇要具備適應(yīng)性，主要依據(jù)損傷的類型和嚴(yán)重程度來確定。 

不同神經(jīng)損傷對(duì)應(yīng)的移植方法

• 創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）：移植策略主要是腦內(nèi)移植，例如將細(xì)胞注射到同側(cè)受傷半球。
• 脊髓損傷（SCI）：有多種移植途徑，包括病變內(nèi)（IL）注射，也就是直接把細(xì)胞注射到病變中心，或者注射到病變周圍區(qū)域；還可采用鞘內(nèi)（IT）給藥、靜脈注射以及腦室內(nèi)注射（像將細(xì)胞送入脊髓）等方式。?
• 出血性中風(fēng)：細(xì)胞移植主要是將細(xì)胞注射到上覆的皮質(zhì)或同側(cè)紋狀體來進(jìn)行。?
• 缺血性中風(fēng)：移植涉及將NSC直接注射到同側(cè)側(cè)腦室、皮質(zhì)和紋狀體，這已被多項(xiàng)研究證實(shí)。?
• 腦癱：是把懸浮在鹽水中的NSC通過立體定向注射到大鼠左側(cè)感覺運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)中，并且證明了其有效性。?

轉(zhuǎn)基因NSC/NPC移植的最佳策略依舊取決于神經(jīng)損傷的具體情況，需要根據(jù)不同損傷類型等因素靈活選擇合適的移植方式來達(dá)到相對(duì)最佳的治療效果。

轉(zhuǎn)基因NSC/NPC移植劑量

雖然目前對(duì)于每次體內(nèi)手術(shù)成功移植到病變部位的細(xì)胞數(shù)量尚無統(tǒng)一意見，但首次移植的細(xì)胞數(shù)量與神經(jīng)損傷細(xì)胞療法的療效密切相關(guān)。

從臨床試驗(yàn)角度，確定神經(jīng)損傷的最佳移植細(xì)胞數(shù)量極為關(guān)鍵，移植細(xì)胞數(shù)量不足難以實(shí)現(xiàn)滿意的神經(jīng)修復(fù)治療效果，而數(shù)量過多可能引發(fā)不良反應(yīng)，像形成細(xì)胞凝塊，遺憾的是當(dāng)下干細(xì)胞療法的細(xì)胞劑量還未確定。 

一、確定移植細(xì)胞數(shù)量的依據(jù)：目前使用轉(zhuǎn)基因NSC/NPC確定移植細(xì)胞數(shù)量通常依靠臨床前試驗(yàn)，而且動(dòng)物種類、疾病模型、損傷持續(xù)時(shí)間和程度以及給藥途徑等方面的差異，都會(huì)對(duì)移植細(xì)胞數(shù)量的選擇及最終結(jié)果產(chǎn)生影響。 

二、常見的轉(zhuǎn)基因NSC/NPC移植數(shù)量范圍及相關(guān)案例：通常，用于移植的轉(zhuǎn)基因NSC/NPC數(shù)量大多處于2.5×10?至2×10?個(gè)細(xì)胞之間。

• 比如在一項(xiàng)針對(duì)缺血性中風(fēng)小鼠模型的特定研究中，設(shè)置了1×10?（低劑量組）和3×10?（高劑量組）個(gè)細(xì)胞的移植情況，結(jié)果顯示移植后7天和14天，接受過表達(dá)SDF-1α的誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞衍生的神經(jīng)前體細(xì)胞（iPSC/NPC）的小鼠運(yùn)動(dòng)活動(dòng)顯著改善，不過低劑量組未觀察到顯著改善。 

鑒于上述情況，依據(jù)具體情形去探討并優(yōu)化用于神經(jīng)再生的移植細(xì)胞數(shù)量是十分重要的。

轉(zhuǎn)基因NSC/NPC的移植時(shí)機(jī)

一、確定移植時(shí)機(jī)的重要性：神經(jīng)損傷包含一系列復(fù)雜的病理生理變化，所以確定神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）移植的最佳時(shí)機(jī)對(duì)于有效治療脊髓損傷（SCI）等中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷極為關(guān)鍵。

二、不同神經(jīng)損傷類型對(duì)應(yīng)的常見移植時(shí)機(jī) 

• 腦創(chuàng)傷（TBI）：先前動(dòng)物研究主要在損傷后立即，或在損傷后24或72小時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)基因NSC/NPC的移植。 
• 脊髓損傷（SCI）：細(xì)胞移植要么在損傷后立即開展，要么在損傷后每隔7或9天進(jìn)行一次。 
• 缺血性中風(fēng)模型：通常在缺血再灌注后立即、6小時(shí)或3天進(jìn)行細(xì)胞移植。 
• 大腦中動(dòng)脈閉塞（MCAO）：移植在閉塞后2小時(shí)、1天、2天和7天進(jìn)行。 
• 腦出血：大多數(shù)研究選擇腦出血后3天和7天作為移植時(shí)間點(diǎn)。 
• 缺氧缺血性腦病模型：細(xì)胞在損傷后3天進(jìn)行移植。 

三、移植時(shí)機(jī)的關(guān)鍵影響及總體要求

盡管目前沒有研究系統(tǒng)地評(píng)估基于移植時(shí)機(jī)的NSC/NPC的效果，但細(xì)胞移植時(shí)機(jī)是影響細(xì)胞植入以及后續(xù)功能改善的關(guān)鍵因素。因此，針對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的NSC輸送時(shí)機(jī)應(yīng)具備適應(yīng)性，要根據(jù)不同損傷情況合理選擇。

基因工程神經(jīng)干細(xì)胞用于治療創(chuàng)傷性腦損傷

創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 是由外部機(jī)械力造成的一種毀滅性的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。它包括原發(fā)性損傷和繼發(fā)性損傷，是全球45歲以下人群死亡和發(fā)病的主要原因。原發(fā)性損傷通常是由于最初的物理沖擊（例如腦部受到撞擊、打擊或震動(dòng)）導(dǎo)致腦區(qū)室立即受到機(jī)械破壞所致。

最近的研究表明，神經(jīng)發(fā)生和突觸形成的增強(qiáng)、軸突重塑和血管生成的誘導(dǎo)可顯著改善實(shí)驗(yàn)性創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 中的腦功能恢復(fù)。更重要的是，據(jù)觀察，NSC可通過分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、增加突觸蛋白的表達(dá)以及分化為功能性神經(jīng)元來促進(jìn)TBI中的功能恢復(fù)。

因此，神經(jīng)干細(xì)胞移植正在成為一種有前途的TBI治療策略。令人鼓舞的是，通過針對(duì)性地修飾特定基因，轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細(xì)胞在治療創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI) 方面表現(xiàn)出比神經(jīng)干細(xì)細(xì)胞更優(yōu)的治療效果（表1）。

轉(zhuǎn)基因NSC具有分化成神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的能力。值得注意的是，基因改造已被證明能顯著提高NSC的存活率。此外，這些改造還能增加分化成神經(jīng)元的NSC或NPC的比例。這種增強(qiáng)對(duì)于改善行為結(jié)果和促進(jìn)TBI后運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)至關(guān)重要。

基因修飾的神經(jīng)干細(xì)胞用于脊髓損傷修復(fù)

SCI是對(duì)脊髓的一種毀滅性的神經(jīng)和病理損傷，通常導(dǎo)致自主神經(jīng)功能、感覺知覺和運(yùn)動(dòng)控制的暫時(shí)或永久性嚴(yán)重障礙。從病理生理學(xué)上講，SCI的特征是最初是原發(fā)性損傷階段，這會(huì)損害神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的完整性，隨后是繼發(fā)性損傷階段，在接下來的幾周內(nèi)誘導(dǎo)進(jìn)行性細(xì)胞凋亡和進(jìn)一步的脊髓損傷。

盡管SCI的治療策略取得了進(jìn)展，包括藥物干預(yù)、外科手術(shù)和康復(fù)努力，但這些方法只能有限地改善臨床結(jié)果，目前尚無治愈SCI的方法。令人欣慰的是，細(xì)胞療法代表了治療SCI的一種有前途的方法。此外，生物材料的植入可以改善微環(huán)境，連接脊髓殘端，并為軸突再生提供物理和方向支持。

目前，生物材料植入和細(xì)胞移植的組合療法通過提高細(xì)胞存活率、調(diào)節(jié)細(xì)胞分化、為神經(jīng)回路重塑和軸突再生提供方向支持，顯著促進(jìn)神經(jīng)再生和功能恢復(fù)相比之下，基因改造的神經(jīng)干細(xì)胞是治療脊髓損傷的更有效方法。通過改變特定的分子表達(dá)，這些改造的NSC已顯示出促進(jìn)細(xì)胞存活和分化、促進(jìn)軸突再生和髓鞘形成、減輕炎癥、抵消細(xì)胞凋亡和減少膠質(zhì)瘢痕形成等方面的更強(qiáng)功效。

總的來說，通過移植基因修飾的NSC實(shí)現(xiàn)SCI后的神經(jīng)功能恢復(fù)，主要?dú)w因于它們對(duì) NSC增殖和存活、神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞分化、軸突再生、抗凋亡和減少星形膠質(zhì)細(xì)胞瘢痕形成的促進(jìn)作用，以及內(nèi)源性NSC的激活（見表2）。

基因改造神經(jīng)干細(xì)胞在腦缺血治療中的應(yīng)用

卒中是全球第二大死亡原因，占全球死亡人數(shù)的5.2%。它也是導(dǎo)致殘疾和認(rèn)知障礙的主要原因，在發(fā)展中國(guó)家的患病率日益增加。大多數(shù)卒中是由于腦血管暫時(shí)或永久性阻塞引起的。缺血性卒中可導(dǎo)致腦梗死、腦組織壞死和局部神經(jīng)元損傷，最終導(dǎo)致長(zhǎng)期殘疾甚至致命，從而每年在全球范圍內(nèi)造成巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

近年來，神經(jīng)干細(xì)胞移植已成為缺血性卒中一種有前途的神經(jīng)修復(fù)方法，不僅通過提供結(jié)構(gòu)替代，而且還通過神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)支持、免疫調(diào)節(jié)和血管修復(fù)等機(jī)制產(chǎn)生有益作用。

其中，基因工程化的神經(jīng)干細(xì)胞通過特定因子的過度表達(dá)選擇性地修改其分泌蛋白組，從而在缺血性卒中的背景下發(fā)揮神經(jīng)修復(fù)作用。這些影響通過增強(qiáng)移植細(xì)胞的存活和分化潛力、促進(jìn)血管生成、減少梗塞體積、抑制細(xì)胞凋亡和減輕炎癥來表現(xiàn)（見表3）目前，NSC的基因改造已不僅限于上調(diào)特定的生長(zhǎng)因子和通路，還包括非編碼RNA和整體SUMO化的參與，這些在缺血應(yīng)激下維持細(xì)胞功能和體內(nèi)平衡方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

本研究表明，移植轉(zhuǎn)基因神經(jīng)干細(xì)胞可顯著減少缺血性中風(fēng)的病灶體積，促進(jìn)感覺運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)，改善認(rèn)知功能障礙和行為缺陷，與非轉(zhuǎn)基因NSC相比，效果更為顯著。例如，移植過表達(dá)半乳糖凝集素-1 (Gal-1) 的NSC可減少梗塞體積，并減輕中風(fēng)后至少28天內(nèi)胼胝體和紋狀體的白質(zhì)損傷。

此外，轉(zhuǎn)染Noggin的NSC已被證實(shí)可顯著減少缺血皮質(zhì)和齒狀回的病理損傷，并改善神經(jīng)系統(tǒng)評(píng)分。轉(zhuǎn)基因NSC具有預(yù)防缺血性中風(fēng)的潛在神經(jīng)保護(hù)作用。增強(qiáng)移植細(xì)胞的增殖和存活對(duì)于其有效發(fā)揮功能至關(guān)重要。

基因修飾神經(jīng)干細(xì)胞治療出血性中風(fēng)

中風(fēng)是最嚴(yán)重的疾病之一，其特征是嚴(yán)重后果，包括死亡和長(zhǎng)期殘疾。中風(fēng)大致可分為出血性和非出血性兩大類。出血性中風(fēng)約占所有中風(fēng)病例的20%，可進(jìn)一步分為腦內(nèi)出血 (ICH)、腦室內(nèi)出血 (IVH) 和蛛網(wǎng)膜下腔出血 (SAH) 。其中，ICH是出血性中風(fēng)最常見的亞型，治療面臨巨大挑戰(zhàn)，影響全球數(shù)百萬人。流行病學(xué)研究表明，ICH與死亡率增加和嚴(yán)重殘疾有關(guān)。ICH的發(fā)生會(huì)引發(fā)一系列事件，導(dǎo)致原發(fā)性和繼發(fā)性腦損傷，最終導(dǎo)致持續(xù)性神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙。

最近的研究表明，干細(xì)胞移植已成為再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域治療出血性中風(fēng)的寶貴工具。相比之下，經(jīng)過基因改造的NSC比未經(jīng)改造的NSC表現(xiàn)出更高的治療潛力。基于此，這些經(jīng)過基因改造的NSC是治療出血性中風(fēng)的極有希望的候選對(duì)象（表4）。

為了解決出血性中風(fēng)后的不良微環(huán)境，移植NSC中神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（如BDNF、VEGF、GDNF和各種生長(zhǎng)因子）以及存活信號(hào)分子的過度表達(dá)已被證明能有效改善惡劣環(huán)境，從而促進(jìn)細(xì)胞存活和神經(jīng)再生。例如，過表達(dá)Akt1的NSC在移植到紋狀體上皮時(shí)會(huì)廣泛遷移到海馬，這種基因改造顯著提高了ICH后移植細(xì)胞的存活率。

同樣，與未經(jīng)基因改造的細(xì)胞相比，移植過表達(dá)GDNF的NSC可使移植后第二周至第五周的細(xì)胞存活率顯著提高。重要的是，大多數(shù)移植的轉(zhuǎn)基因NSC會(huì)響應(yīng)局部微環(huán)境的刺激而分化為神經(jīng)元或星形膠質(zhì)細(xì)胞。

基因修飾的神經(jīng)干細(xì)胞用于治療缺氧缺血性腦病

缺氧缺血性腦病 (HIE) 是一種因腦供氧不足而導(dǎo)致的腦損傷。新生兒期HIE的患病率明顯升高，15%-20%的患兒在新生兒早期死亡，而幸存者則有嚴(yán)重的神經(jīng)功能障礙，包括腦癱 (CP)、認(rèn)知障礙、癲癇、視覺和聽覺障礙、行為問題、智力障礙和社會(huì)功能障礙。

最近，基于NSC的療法已顯示出對(duì)HIE的良好治療效果，因其具有增強(qiáng)內(nèi)源性腦修復(fù)機(jī)制的潛力而受到廣泛關(guān)注。越來越多的動(dòng)物模型研究表明，移植NSC可抑制神經(jīng)炎癥損傷，促進(jìn)神經(jīng)元重塑，并顯著增強(qiáng)缺氧缺血性損傷后的行為功能。值得注意的是，應(yīng)用基因工程技術(shù)，可以有效改變特殊蛋白質(zhì)分子或表觀遺傳調(diào)控因子的表達(dá)，從而增強(qiáng)這些治療效果。

結(jié)論與展望

一、NSC/NPC基因改造的積極作用

NSC/NPC的基因改造能夠有意增強(qiáng)其增殖與存活能力，有效調(diào)節(jié)細(xì)胞分化途徑以及分泌組，這有利于供體細(xì)胞和宿主細(xì)胞在氧化應(yīng)激、炎癥等不利條件下存活，并且有助于在如TBI、SCI、中風(fēng)等各類損傷后創(chuàng)建內(nèi)源性神經(jīng)再生微環(huán)境，整合基因與干細(xì)胞療法還有望克服單一治療方法的局限，為神經(jīng)損傷治療和功能恢復(fù)帶來更大益處。 

二、將基因改造的神經(jīng)干細(xì)胞療法轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐面臨的挑戰(zhàn)

• 缺乏全面比較研究：在利用NSC/NPC進(jìn)行轉(zhuǎn)化和移植前，尚未針對(duì)來自各種干細(xì)胞來源的神經(jīng)干細(xì)胞前體細(xì)胞（NSPC）展開全面且詳細(xì)的比較研究。 
• 胚胎組織來源的局限：當(dāng)前對(duì)NSC的研究多聚焦于胚胎神經(jīng)組織來源，然而移植人類胚胎組織來源的細(xì)胞無法解決倫理和道德約束等關(guān)鍵挑戰(zhàn)。 
• 腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)：由于特定基因整合到基因組中可能致使增殖能力增強(qiáng)，所以對(duì)NSC進(jìn)行基因改造存在潛在的腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。 
• 缺乏全面指導(dǎo)方針：對(duì)于最佳移植時(shí)機(jī)、途徑、細(xì)胞給藥方法以及合適的細(xì)胞劑量，目前依舊缺少全面的研究以及統(tǒng)一的指導(dǎo)意見。 
• 臨床試驗(yàn)不足：當(dāng)下的研究主要側(cè)重于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，臨床試驗(yàn)數(shù)量不夠，因而難以確定轉(zhuǎn)基因NSC在人體中能否產(chǎn)生與移植后動(dòng)物模型體內(nèi)所觀察到的相當(dāng)?shù)闹委熜Ч?，該方法的安全性、有效性以及潛在副作用都有待進(jìn)一步深入研究。 

三、對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞移植基因轉(zhuǎn)導(dǎo)治療的展望

盡管神經(jīng)干細(xì)胞移植基因轉(zhuǎn)導(dǎo)治療存在諸多固有挑戰(zhàn)，但其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和廣闊潛力已備受神經(jīng)再生領(lǐng)域研究人員關(guān)注。

鑒于神經(jīng)干細(xì)胞移植療法在臨床應(yīng)用方面的研究進(jìn)展迅速，人們對(duì)轉(zhuǎn)基因細(xì)胞療法能夠成功轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐抱有樂觀態(tài)度，而且還可以依據(jù)損傷根本原因、損傷特征以及個(gè)體患者情況來制定專門的神經(jīng)干細(xì)胞移植治療策略。

參考資料：[1]:Tang, X., Deng, P., Li, L. et al. Advances in genetically modified neural stem cell therapy for central nervous system injury and neurological diseases. Stem Cell Res Ther 15, 482 (2024). https://doi.org/10.1186/s13287-024-04089-1

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