干细胞作用机制之一（神经再生）：成为治疗神经系统疾病的潜在疗法

近年来，干细胞研究已成为一个具有巨大潜力的开创性领域，有望推动神经再生和神经系统疾病的治疗。

近日，国际著名期刊杂志《Cureus》网站刊发了一篇“A Comprehensive Review of the Role of Stem Cells in Neuroregeneration: Potential Therapies for Neurological Disorders”（干细胞在神经再生中的作用的综合回顾：神经系统疾病的潜在疗法）的文献综述，该文献综述是由DMIHER达塔梅格医学院发表的[1]。

该综述表明干细胞研究已成为一个具有巨大潜力的开创性领域，有望推动神经再生和神经系统疾病的治疗。

01神经系统疾病的简介与背景

神经系统疾病包括影响大脑、脊髓和周围神经的各种疾病。这些疾病包括阿尔茨海默病 (AD)、帕金森病 (PD)、中风、脊髓损伤 (SCI) 和多发性硬化症 (MS)，对全球带来了重大挑战，影响了数百万人，并对他们的生活质量、功能独立性和死亡率产生了深远影响。

目前，尽管医学研究和临床护理取得了进展，但有效的治疗方法仍然有限，主要侧重于症状管理，而不是治愈或再生方法。

神经再生是修复、替换或再生受损神经组织的过程，对于解决神经系统疾病的根本原因至关重要。中枢神经系统 (CNS) 的自我修复能力有限，因此神经再生成为神经科学和再生医学的一个重要领域。成功的神经再生可以恢复失去的功能，改善临床结果，并提高神经系统疾病患者的生活质量。

干细胞研究已成为神经再生领域一个有希望的前沿领域，为各种神经系统疾病提供了潜在的解决方案。干细胞具有独特的特性，包括自我更新和分化成各种细胞类型的能力，使它们成为再生疗法的理想候选者。

目前正在进行临床试验，以评估干细胞疗法对患有各种神经系统疾病患者的安全性和有效性，早期结果显示出良好的前景。

本综述从两个方面深入分析干细胞在神经再生中的作用及其作为神经系统疾病治疗药物的潜力。

• 一、该综述全面分析了干细胞在神经再生中的作用，探讨干细胞治疗神经系统疾病的类型有哪些：包括胚胎干细胞 (ESC)、诱导多能干细胞 (iPSC) 和成体干细胞，以及它们在神经修复中的作用机制。
• 二、该综述还讨论了干细胞研究的未来方向，包括基因编辑、组织工程和个性化医疗方面的进展。为开发有效的神经系统疾病治疗方法做出贡献，并最终提高患者的生活质量。

02哪些干细胞在治疗神经系统疾病方面具有潜力

干细胞根据其来源和潜力可分为多种类型，每种类型在神经再生医学中都具有独特的特性和应用。本概述目前治疗神经系统疾病的干细胞有哪些？

• 胚胎干细胞
• 诱导多能干细胞
• 成体干细胞
• 神经干细胞
• 间充质干细胞
• 造血干细胞

干细胞类型如图1所示。

03干细胞的神经再生机制

干细胞可以分化成各种神经细胞类型，使其成为神经再生的有前途的工具。当移植到受损的神经组织中时，干细胞可以替代丢失的神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞，有可能恢复丢失的功能并改善神经系统结果。新分化的神经元可以与现有的神经回路建立突触连接，促进功能整合和恢复。

除了直接的细胞替换外，干细胞还通过神经保护机制促进神经再生。它们分泌各种神经营养因子，促进现有神经元的存活、减少细胞凋亡并增强神经元对损伤的适应力。

此外，干细胞可以通过产生抗氧化剂和调节保护神经元免受损伤的细胞通路来减轻氧化应激，这是许多神经系统疾病的共同特征。免疫系统在许多神经系统疾病的发病机制和进展中起着至关重要的作用。

干细胞还通过旁分泌作用和营养支持促进神经再生。它们释放神经营养因子（例如，脑源性神经营养因子或BDNF；神经生长因子或NGF；神经胶质细胞源性神经营养因子或GDNF）来支持神经元的存活、生长和分化。这些因子增强了受损神经组织的修复过程。

• 此外，从干细胞向周围细胞的旁分泌信号传导可以刺激内源性修复机制，促进神经组织的再生。

最后，干细胞可以增强轴突生长和突触可塑性，这对于恢复神经系统的连接和功能至关重要。它们通过增强神经元的内在生长能力来促进轴突再生，促进损伤后的轴突再生。

• 此外，干细胞衍生的神经元可以促进突触可塑性，即突触随时间增强或减弱的能力，这对于学习、记忆和神经损伤后的功能恢复至关重要。

04干细胞疗法针对特定的神经系统疾病具体机制

干细胞疗法对治疗各种神经系统疾病有着巨大的前景，包括神经退行性疾病、脊髓损伤、中风、创伤性脑损伤、多发性硬化症和亨廷顿氏病 (HD) 。

在神经退行性疾病领域，阿尔茨海默氏病是干细胞疗法的主要治疗目标。来自骨髓间充质基质细胞 (BM-MSC-EVs) 和人类脂肪来源的基质/干细胞 (hASC) 的细胞外囊泡已显示出减少Aβ42沉积、增加神经元存活率以及提高记忆力和学习能力的益处。

干细胞疗法在帕金森氏病方面也取得了有希望的成果。iPSC可用于精确的PD建模，具有患者特异性（最大限度地降低免疫排斥风险），并且在长期观察中未发现其在脑中形成肿瘤。动物模型显示中脑多巴胺能神经元增多，成熟的神经元将致密的神经突延伸到宿主的纹状体，从而改善运动。

MSC疗法已在肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 治疗中获益，该疗法在减缓 ALS进展方面显示出希望，并显示出早期疗效迹象。诱导分泌神经营养因子的骨髓来源的MSC可增加脑脊液神经营养因子，所有细胞移植都被证明是安全的。

干细胞疗法在治疗脊髓损伤方面也显示出潜力。这些疗法可以替换丢失的神经元，促进轴突生长，并调节免疫反应，从而创造更有利于再生的环境。

MSC疗法已在多发性硬化症 (MS) 治疗中看到有希望的结果，该疗法在防止中枢神经系统过度神经胶质瘢痕形成方面比免疫调节药物更有效。这种疗法已引起免疫系统促炎和免疫调节成分的显著重新调整。

亨廷顿氏病也受益于MSC疗法，这种疗法显著影响了运动改善、刺激内源性神经发生、减少神经元丢失和降低亨廷顿蛋白聚集。虽然这些疗法显示出希望，但仍需要进一步研究以优化其疗效并确保人类患者的长期安全。

正在进行的临床试验和干细胞技术的持续进步为再生医学在治疗神经系统疾病方面的未来带来了巨大希望。表1显示了针对特定神经系统疾病的干细胞疗法摘要。

神经系统疾病	使用的干细胞类型	机制	主要发现
阿尔茨海默病	骨髓间充质基质细胞、人类脂肪来源基质/干细胞	减少Aβ42沉积，提高神经元存活率	提高记忆力和学习能力
帕金森病	诱导性多能干细胞	分化为多巴胺能神经元，增强中脑功能	多巴胺能神经元增加，运动能力改善
肌萎缩侧索硬化症（ALS）	间充质干细胞	分泌神经营养因子，增加脑脊液神经营养因子	减缓ALS进展，早期疗效迹象
脊髓损伤	神经干细胞、间充质干细胞	替换丢失的神经元，促进轴突生长，调节免疫反应	功能改善，具有显著的运动功能恢复潜力
多发性硬化症	间充质干细胞	预防神经胶质瘢痕形成，重新校准免疫成分	减少疾病活动，改善生活质量
亨廷顿氏病	间充质干细胞	刺激内源性神经发生，减少神经元丢失	运动能力改善，亨廷顿蛋白聚集减少

05干细胞治疗神经系统疾病的临床试验和转换研究

干细胞疗法的最新进展促使人们开展了大量临床试验来治疗神经退行性疾病。本概述重点介绍了已完成和正在进行的试验、关键发现、将临床前结果转化为临床环境的挑战以及值得注意的案例研究。

干细胞疗法已在一系列神经退行性疾病中得到广泛研究，包括阿尔茨海默病、帕金森病和多发性硬化症。

2021年，一项综合审查发现，有33项试验利用NSC，8项试验利用分化神经细胞。此外，超过315项注册临床试验针对脑部疾病，其中MSC和HSC发挥着重要作用。值得注意的是，约有102项试验专门针对MSC，主要用于治疗中风、脊髓损伤和多发性硬化症等疾病[2]。

该项研究发表在“International Journal of Molecular Sciences ”（国际分子科学杂志）上。

2023年，期刊杂志“Cellular and Molecular Neurobiology”（细胞和分子神经生物学）发表一篇利用干细胞作为特定神经退行性疾病的潜在治疗方法：综述[3]。

该项综述表明间充质干细胞和神经干细胞在治疗神经退行性疾病中具有良好的安全性，并有迹象表明其在减缓疾病进展或改善症状方面有效。例如，MSC疗法已显示出通过减少疾病标志物和促进神经发生对ALS和HD的潜在益处。

干细胞通过直接替换受损细胞或通过旁分泌信号提供神经保护支持来发挥治疗作用，从而增强内源性修复机制。

尽管结果令人鼓舞，但将临床前研究成果转化为临床研究仍面临重大挑战。许多试验缺乏标准化方法，阻碍了结果的比较分析。进行大规模随机对照试验的成本高昂，这带来了可行性挑战，尤其是对于罕见疾病而言。

此外，了解干细胞疗法的监管环境很复杂，可能会影响临床应用的速度。

神经退行性疾病的干细胞疗法领域正在迅速发展，正在进行大量临床试验。虽然取得了显著的成功，早期结果也令人鼓舞，但将这些发现转化为广泛的临床实践仍面临巨大挑战。持续的研究和精心设计的试验对于确定这些创新疗法的安全性和有效性至关重要。

06未来治疗神经系统疾病的方向和创新

生物技术的最新进展正在彻底改变各个领域，尤其是在医学领域。基因编辑领域取得了最重大的突破之一，尤其是随着CRISPR（成簇规律间隔短回文重复序列）技术的出现。这种革命性的工具可以实现精确的基因组修饰，使研究人员能够针对特定基因进行治疗。

另一个令人兴奋的创新领域是3D生物打印和组织工程。该技术通过制造用于移植和药物测试的复杂组织结构改变了该领域。3D生物打印可以定制模拟细胞外基质的支架，支持细胞生长和分化。

• 与干细胞疗法相结合，生物打印可以增强受损组织的再生，为脊髓损伤和心脏病等疾病提供潜在的解决方案。

此外，正在开发新的可生物降解材料以支持组织再生，同时逐渐被人体吸收，从而减少手术切除的需要。生物材料的这些进步增强了组织工程应用成功的潜力。个性化医疗正成为现代医疗保健中一种重要的方法，其重点是根据患者的个人情况量身定制治疗方案。

未来的治疗模式越来越多地涉及整合各种治疗方法。例如，将干细胞疗法与神经康复技术和药物干预相结合可以促进神经系统疾病的康复。这种多学科方法旨在最大限度地发挥干细胞的再生潜力，同时提供支持性护理。

07结论

总之，干细胞研究对神经再生和神经系统疾病的治疗具有变革性的潜力。

干细胞具有自我更新和分化成各种神经细胞类型的能力，因此具有独特的优势，为解决传统疗法的局限性提供了机会。对神经再生机制的理解不断进步，加上临床前和临床研究的重大进展，凸显了干细胞疗法在恢复神经功能和改善患者预后方面的前景。

随着我们继续探索和改进基于干细胞的方法，有望为神经系统疾病提供更有效、更持久的治疗方法，最终提高数百万受这些衰弱疾病影响的人的生活质量。

主要参考资料：

[1]:Deokate N, Acharya S, Patil R, et al. (August 22, 2024) A Comprehensive Review of the Role of Stem Cells in Neuroregeneration: Potential Therapies for Neurological Disorders. Cureus 16(8): e67506. doi:10.7759/cureus.67506

[2]:Sivandzade F, Cucullo L. Regenerative Stem Cell Therapy for Neurodegenerative Diseases: An Overview. International Journal of Molecular Sciences. 2021; 22(4):2153. https://doi.org/10.3390/ijms22042153

[3]:Cecerska-Heryć, E., Pękała, M., Serwin, N. et al. The Use of Stem Cells as a Potential Treatment Method for Selected Neurodegenerative Diseases: Review. Cell Mol Neurobiol 43, 2643–2673 (2023). https://doi.org/10.1007/s10571-023-01344-6

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