脊髓損傷 (SCI) 是一種毀滅性事件，可能對患者及其家人造成身體、社會心理和職業方面的影響。在美國，估計約有288,000人患有SCI引起的癥狀，最近的一項調查顯示SCI的年發病率約為每百萬人54例。在世界范圍內，估計SCI的發病率在每年250,000–500,000人之間。大多數神經再生療法都集中在治療急性或亞急性期的患者。在急性至亞急性期，可挽救的神經元細胞可能仍然存在，膠質瘢痕尚未形成。不幸的是，95% 的SCI患者處于損傷的慢性期。

盡管存在這種迫切需求，但開發有效治療慢性 SCI 的最大挑戰之一是損傷脊髓的抑制性微環境。SCI后，星形膠質細胞激活、增殖并遷移到病灶周圍區域，在那里它們形成致密的交織過程網絡，并將硫酸軟骨素蛋白多糖 (CSPG) 沉積到細胞外基質中。營養不良的軸突圍繞損傷震中，并被困在疤痕組織的致密網狀結構中。

各種細胞群可用于治療慢性SCI。同時，世界各地正在進行多項使用干細胞的臨床試驗ClinicalTrials.gov。在線提供：https?://www.clinicaltrials.gov。其中，外源性神經干細胞 (NSC) 療法特別有前途，因為這些細胞有可能分化成所有三種神經膠質細胞譜系（即神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞），以再生神經回路、使裸露的軸突再髓鞘化并提供營養支持的內源性細胞。

干細胞治療慢性脊髓損傷的臨床概念

2021年7月11日，山口大學醫學研究生院骨科在國際期刊《International Journal of Molecular Sciences》上發布了一篇《慢性脊髓損傷干細胞治療的當前概念》的研究結果。

本綜述總結了使用干細胞和其他聯合療法治療慢性脊髓損傷的臨床前和臨床研究的最新見解。

基于細胞的療法和干細胞的特性

在受損脊髓的病變處，構成神經回路的神經元和神經膠質細胞死亡，以及負責維持其功能的細胞丟失，是功能障礙的主要原因。脊髓損傷后細胞死亡的機制被描述為病變震中的初始壞死波，隨后通過壞死和細胞凋亡機制在鄰近組織中出現延遲階段的細胞死亡。干細胞由其自我更新能力和全能性來定義。多能干細胞分化成三個胚層的多能細胞。在SCI再生治療領域，成體干細胞相對于胚胎干細胞在倫理上具有重要優勢，因為它們存在于成人、兒童和臍帶中。可以在不破壞胚胎的情況下收獲它們。

NSCs、間充質干細胞 (MSCs) 和從包括iPSC在內的各種組織收獲的雪旺細胞的移植被報道為慢性 SCI 的細胞療法。

將細胞移植到受傷的脊髓中是治療慢性SCI的明顯策略，用于重新填充內源性再生過程未補充的細胞。先前的報告顯示，移植細胞不僅通過重新填充細胞起作用，而且還通過將移植部位調節到更適宜的環境中，從而防止神經細胞脫髓鞘和凋亡（圖2和圖3）。

源自移植干細胞的神經元和中間神經元在宿主神經元和軸突之間形成新的突觸回路和連接。
移植干細胞分泌神經營養因子，改善實驗性 SCI 后的形態學和行為結果。
來自移植干細胞的少突膠質細胞使受損的宿主軸突再髓鞘化。
再生和再髓鞘化的軸突通過受傷的病變并連接到由移植干細胞衍生的中間神經元和神經膠質細胞支持的其他宿主神經元。

于細胞的轉化療法已經嘗試使用幾種類型的干細胞來誘導神經軸突發芽或中和生長抑制因子。我們展示了正在進行的臨床試驗 [ClinicalTrials.gov。在線提供：https ://www.clinicaltrials.gov//目前針對表1中的慢性SCI和表2中鑒于其有希望的臨床前結果的未來臨床應用的優秀候選人。

表1. 目前正在進行的針對慢性SCI的臨床試驗和重要的已完成臨床試驗。

標識符	研究題目	階段	受試者（參與者）	細胞療法	給藥途徑	組合
NCT03979742	用碳酸鋰或安慰劑將臍帶血細胞移植到受傷的脊髓中，然后進行運動訓練	階段2	27	U 血液單核干細胞	移植到受傷的脊髓中	口服碳酸鋰 運動訓練
NCT03521323	早期慢性脊髓損傷患者的UC-MSC鞘內移植	階段2	66	臍帶間充質干細胞	鞘內
NCT03505034	慢性脊髓損傷晚期患者的UC-MSC鞘內移植	階段2	43	臍帶間充質干細胞	鞘內
NCT04213131	hUC-MSCs和hUCB-MSCs治療慢性脊髓損傷的療效和安全性	不適用	42	hUC-MSC 和 hUCB-MSC	移植到受傷的脊髓中
NCT04205019	脊髓損傷中的安全干細胞	階段1	10	神經細胞（含有自體新鮮干細胞的產品）	鞘內
NCT01676441	自體間充質 干細胞治療慢性脊髓損傷的安全性和有效性	第二 階段 第三階段	20	自體間充質干細胞	注入髓內和鞘內空間
NCT01393977	中國脊髓損傷患者康復治療與干細胞移植的差異	階段2	60	自體骨髓間充質干細胞	鞘內	復原
NCT02688062	NeuroRegen Scaffold? 與骨髓單核細胞移植與 SCI 中的硬膜內減壓和粘連溶解	第一階段 第二階段	22	骨髓基質細胞	移植到受傷的脊髓中（與手術硬膜內減壓和粘連松解術相比）	神經再生支架
NCT02688049	NeuroRegen Scaffold? 聯合干細胞用于慢性脊髓損傷修復	第一階段 第二階段	30	間充質干細胞/神經干細胞	移植到受傷的脊髓中	神經再生支架
NCT02352077	NeuroRegen Scaffold? 干細胞用于慢性脊髓損傷修復	階段1	30	骨髓單個核細胞/間充質干細胞	移植到受傷的脊髓中	神經再生支架
NCT01772810	人脊髓源性神經干細胞移植治療慢性脊髓損傷的安全性研究	階段1	8個	人脊髓來源的神經干細胞	手術植入
NCT02574585	自體間充質干細胞移植治療胸腰椎慢性和完全性脊髓損傷 脊髓損傷	階段2	40	自體間充質細胞	經皮注射
NCT02574572	自體間充質干細胞移植治療頸椎慢性和完全性脊髓損傷	階段1	10	自體間充質細胞	移植到受傷的脊髓中
NCT01676441	自體間充質 干細胞治療慢性脊髓損傷的安全性和有效性	第二 階段 第三階段	20	自體間充質干細胞	注入髓內和鞘內空間
NCT01354483 （完成）	臍帶血單個核細胞移植治療慢性脊髓損傷	第一階段 第二階段	20	臍帶血單個核細胞	移植到受傷的脊髓中	甲潑尼龍 碳酸鋰片 康復
NCT01186679 （完成）	自體骨髓 干細胞治療脊髓損傷的安全性和有效性	第一階段 第二階段	12	自體骨髓間充質干細胞	鞘內	椎板切除術
NCT02152657 （完成）	自體間充質干細胞移植治療慢性脊髓損傷的評價：一項初步研究	不適用	5個	間充質干細胞	經皮注射
NCT01909154 （完成）	自體骨髓基質細胞局部給藥治療慢性截癱的安全性研究	階段1	12	間充質基質細胞	鞘內
NCT01873547 （完成）	中國脊髓損傷患者康復治療與干細胞移植療效差異	第三階段	300	臍帶間充質干細胞	鞘內
NCT03003364 （已完成）	慢性創傷性脊髓損傷中擴展沃頓膠質間充質干細胞的鞘內給藥	第一階段 第二階段	10	間充質干細胞	鞘內
NCT02354625 （已完成）	ahSC 在慢性 SCI 康復中的安全性	階段1	8個	自體人雪旺細胞	移植到受傷的脊髓中	復原
NCT02570932 （完成）	已建立的慢性脊髓損傷中擴大自體成人骨髓間充質細胞的管理	階段2	10	自體骨髓間充質干細胞	鞘內

表 2. 鑒于其有前途的臨床前結果，未來臨床應用的優秀候選者。

正在進行的干細胞治療慢性脊髓損傷的臨床試驗

在本節中，我們重點關注正在進行的慢性SCI臨床試驗中正在研究的干細胞療法。此外，我們還展示了幾個重要的已完成臨床試驗。

臍帶間充質干細胞

最近的研究表明，MSCs的治療效果主要是由于它們的旁分泌活動。MSC分泌GM-CSF、TGF-β、IGF-I、HGF 和斯鈣素-1，它們保護存活的神經元和少突膠質細胞死亡，以及IL-6、VEGF、PIGF和MCP-1，它們與血管生成有關。此外，MSCs還分泌神經營養因子、神經膠質源性神經營養因子、腦源性神經營養因子和神經生長因子。這些數據表明，MSCs通過控制炎癥減少了周圍和剩余組織的損傷。MSC還具有抗氧化特性。MSCs通過直接細胞融合、線粒體轉移和微泡的產生具有治療作用。MSCs可以抑制神經膠質增生，從而改善ECM環境，促進神經突生長。

以前的論文報道了34名AISA級慢性期SCI患者（從受傷到參與的時間為12-72個月）的UC-MSCs治療。他們透露，接受細胞治療的7/10名患者表現出感覺、運動、肌肉緊張和自我護理能力，而康復組中只有5/14名患者和未治療對照組中有0/10名患者有改善。此外，UC-MSC治療的患者在最大膀胱容量和最大逼尿肌壓力方面也表現出顯著改善 。

NCT03979742：該試驗正在評估 UC 血液單核干細胞移植與為期 6 周的口服碳酸鋰 (Li₂ CO₃ ) 療程相結合，隨后進行長達 6 公頃、每周 6 天的強化運動訓練， 3-6 個月治療慢性、穩定和完全 SCI 患者。

NCT03521323/NCT03505034：該試驗旨在評估鞘內移植同種異體UC衍生的MSCs治療不同階段SCI的安全性和有效性。脊髓損傷的歷史分為亞急性脊髓損傷、慢性脊髓損傷早期、慢性脊髓損傷晚期三個時期，分別跨越2周～2個月、2個月～12個月等時間段受傷后超過12個月。

骨髓來源的間充質干細胞

骨髓來源的MSCs/基質細胞是多能組織干細胞，在促進神經元損傷后的再生和/或恢復方面顯示出前景。

骨髓間充質干細胞可以合成多種細胞因子和其他神經調節分子，包括腦源性神經營養因子、神經生長因子、基質細胞-衍生因子1和血管內皮生長因子。日本厚生勞動省于2018年在全球首次批準向 SCI 患者出售自體MSC移植。他們報告了在亞急性SCI患者中輸注自體擴增的MSC后的安全性和可行性。他們還提供了表明 MSC 輸注后功能快速改善的初步數據。然而，一些問題仍然存在。

NCT0300336：這是一項 I/IIa 期、隨機、雙盲、雙組、雙劑量給藥、安慰劑對照、雙向交叉臨床試驗，其中 10 名 18 至 65 歲的慢性慢性病患者參與創傷性脊髓將進入研究，目的是評估鞘內施用膨脹沃頓氏膠狀 MSC 的安全性和獲得療效數據。

NCT02574585：本試驗的目的是分析自體骨髓間充質干細胞移植治療胸腰椎慢性完全性脊髓損傷患者的安全性和有效性。

NCT02574572：該試驗將分析自體骨髓間充質干細胞移植在頸椎慢性和完全性脊髓損傷患者中的安全性和有效性。

NCT02570932（已完成）：本研究的目的是分析體外擴增的自體成人骨髓 MSCs 在蛛網膜下腔鞘內給藥治療慢性 SCI 患者的潛在臨床療效。

NCT01676441：此 II/III 期臨床試驗旨在評估將自體 MSC 直接移植到受傷脊髓中的安全性和有效性。

NCT02688062/NCT02688049（已完成）：這些試驗的目的是研究與僅使用手術硬膜內減壓和粘連松解術治療相比，使用骨髓單核細胞的 NeuroRegen 支架對慢性和完全性脊髓損傷后神經功能恢復的療效和安全性。部分患者感覺和自主神經功能有所改善；然而，沒有觀察到運動功能恢復。MRI 表明 NeuroRegen 支架植入支持治療后受傷的脊髓連續性。在 3 年隨訪期間，未觀察到與干細胞或功能性支架植入相關的不良癥狀。

人間充質和造血干細胞：神經細胞

由于 MSCs 和造血干細胞 (HSCs) 均已被證明具有分化成一系列成體細胞群的能力，因此許多研究試圖檢查聯合或單獨的貢獻，以在損傷模型中進行體內修復，并可能利用已知存在的兩個細胞群之間的關系。

CD34+人HSC的植入在再生的雞胚脊髓中有效地產生神經元，并且使用MSCs在受傷的脊髓中形成引導鏈促進恢復。

NCT04205019：這項單中心、開放標簽研究正在調查10名終末期（慢性）創傷性脊髓損傷患者單次鞘內注射神經細胞的安全性。SCI 是一種沒有潛在治愈方法的罕見疾病，而 Neuro-Cells 是含有自體新鮮干細胞的產品，可調節 SCI 后的繼發性炎癥（一批/一名患者）。

神經干/祖細胞

臨床前數據表明，使用源自動物或人類胎兒 CNS 胚胎干細胞或 iPSC 的多能神經前體細胞替代療法治療各種脊髓神經退行性疾病的有益和功能效果。

外源性神經干/祖細胞 (NSPC) 療法特別有前途，因為這些細胞有可能分化成所有三種神經膠質細胞譜系（即神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞）以再生神經回路、使剝脫的軸突再髓鞘化并為神經元提供營養支持內源性細胞。移植的 NPSC/NPC 在修復過程中橋接中繼信息并導致神經元連接。一些論文報道，在細胞移植到 SCI 部位后，皮質脊髓軸突再生、功能性突觸形成和熟練前肢功能得到改善。

2014年在加州大學圣地亞哥分校開始了NSI-566NSC移植治療慢性胸部SCI的I期安全試驗（NCT01772810）。在一些患者中，使用ISNCSCI運動和感覺評分檢測到一到兩個級別的神經功能改善。據報道，NSI-566移植到SCI部位的安全性和三名受試者潛在療效的早期跡象值得在劑量遞增研究中進一步探索NSI-566細胞。盡管這項安全性試驗缺乏評估細胞移植引起的功能變化所需的統計功效或對照組，但這些都是細胞療法廣泛轉化的重要臨床概念驗證步驟。

日本多向分化應激 (Muse) 細胞的靜脈移植

在日本，SCI干細胞治療的最新主題之一是評估基于Muse細胞的產品 (CL2020) 的臨床試驗。盡管試驗標準僅涵蓋頸椎SCI的亞急性期，但我們特意討論CL2020試驗，因為Muse細胞也是慢性 SCI 非常有前途的細胞來源。Muse細胞是一類新型的非致瘤性多能干細胞，在體內可以分化為多種細胞。Muse細胞是分布于骨髓、血液和器官結締組織中的內源性修復干細胞。它們的優勢特征表現為低安全性問題和在給藥前不需要基因導入或誘導分化。此外，由于細胞在靜脈內給藥后具有在損傷部位積聚的特殊能力，因此不需要外科手術來遞送細胞，因此僅通過靜脈滴注Muse細胞制劑即可對患者進行治療，這是最簡單和最方便的方法之一。本次臨床試驗的治療對象為亞急性頸椎SCI患者，旨在研究靜脈給藥CL2020的有效性和安全性。我們的機構也參與了這項試驗。

結論

目前，許多臨床和實驗研究在慢性脊髓損傷的干細胞治療功能改善方面顯示出積極的結果。需要進行各種慢性脊髓損傷試驗設計。然而，由于某些固有的局限性，人類慢性脊髓損傷試驗并不容易實施。首先，由于倫理方面的原因，治療組和對照組之間的比較是困難的，而且在安全性和有效性方面，動物實驗的結果不能直接應用于人類。盡管如此，許多干細胞治療的基礎研究和臨床試驗已經開展，并有可喜的成果被報道。我們相信，干細胞療法將在不久的將來為慢性脊髓損傷患者提供所需的徹底治療。