「新湘雅杯」文獻閱讀大賽，參賽作品4號-細胞治療脊髓損傷的春天已到？

2017年的2月，Science雜誌上發表了一篇關於脊髓損傷細胞治療的效果欠佳的新聞報道，使得細胞移植治療脊髓損傷進入了新的低谷。

容小編為大家娓娓道來，目前細胞治療脊髓損傷的臨床研究相關進展。

最早開始於2002年，由胚胎組織來源的神經幹細胞進行相關的研究，基於一些較為明顯的動物實驗的結果，隨後Stem cell 公司在加拿大和瑞士開展了臨床研究，病人數量有12名；在給予治療後的一年內，有七名患者有不同程度的感覺功能的恢復。雖然如此，幹細胞的臨床試驗還是一直都沒有得到美國FDA的批准，直到2009年，FDA第一次批准了使用胚胎幹細胞來源的GRNOPC1（胚胎幹細胞分化而來的少突膠質祖細胞）進行一期臨床試驗。

但是Stem cell公司直到2010年末才開始納入第一例病人，且並未有文獻報道這一次臨床試驗的療效具體如何。小編查閱了Clinical trial. gov.據顯示這項臨床試驗在2013年完成，共納入了12名病人進行試驗，但是在clinical trial.gov. 無法查詢到研究結果的報道。

ClinicalTrials.gov是一個專門的臨床試驗登記網站，國際組織為了減少資源的浪費，重複的臨床試驗出現，及規範臨床試驗的流程，要求臨床試驗在開展前需要進行登記，並上傳研究計劃，以保證研究的科學性。而且ClinicalTrials.gov為目前應用較多的一個臨床試驗登記的資料庫，許多多中心大樣本試驗都會在這裡進行登記的喲，同學們有空也可以登錄看看，尤其是專業型碩士博士的同學喲！

在2014年的時候，這一項目的臨床研究依舊在ClinicalTrial.gov上依舊可以查詢得到，以此引起了許多研究者的爭論，到底細胞治療脊髓損傷該不該繼續進行相關臨床試驗呢？為什麼在未報到出前期臨床試驗的結果，ClinicalTrial. gov上還依舊保留呢？

在2015年的時候Stem cell 公司報道稱給脊髓損傷的患者帶來了福音，早期的臨床試驗研究顯示脊髓損傷處注入神經幹細胞能夠形成神經元及其他的細胞種類，在納入的六名患者中的四名顯示出能夠逆轉損傷脊髓神經的作用。但可惜的是在六個月後這個研究被停止了，可能是因為其不能達到預期提升運動能力和強度的效果。

因此經過Stem Cell公司一番搗騰，幹細胞治療脊髓損傷現在還充滿著疑惑和費解，其到底是否能夠順利的進行臨床轉換，在人類身上到底作用如何？目前也沒有一個答案，也沒有比較好的一個動物模型能夠用於模仿幹細胞治療脊髓損傷的效果。靈長類動物模型是最切合人類的一種動物模型，但是目前有許多的嚙齒類動物的實驗結果可能對靈長類動物無效或者不符合實際，因此開展靈長類動物的試驗也是細胞移植治療脊髓損傷進行臨床轉化的非常重要的一步。

可喜可賀的是2018年2月，加利福利亞大學的Ephron教授在Nature Medicine發表了一項最新的研究，該研究則帶來了細胞移植治療脊髓損傷的好消息。到底好消息如何，且聽小編好好分析一波：

對於一篇文章，摘要的內容可以說是將文章的精髓歸納出來了，但是繁瑣的英文或者中文相信你也耐心不下來，為此小編精心作圖，看圖說話，想必更有意思。

該項研究是將NPCs（人類脊髓來源的神經祖細胞）提純後，注入頸段脊髓損傷的恆河猴中，並在三種免疫抑製劑的干預下，觀察脊髓損傷的恆河猴功能恢復情況。研究結果顯示，移植物在恆河猴中存活了至少9個月的時間，同時人類軸突能夠由移植物向周圍灰質中生長並與神經建立突觸結構，恆河猴的運動（上肢）能力得以恢復。（PS：猴子使用Emoji表情中的猴子，感覺異常的萌萌噠！）

到底研究者是怎麼得出這一重大研究結果的呢？他們的實驗設計思路是怎麼樣的呢？

1

探究一種移植的方法

考慮到腦脊液的循環會將移植細胞從病灶部位給沖走，為此研究者在移植NPCs後傾斜桌面30°以減少腦脊液循環將移植細胞帶走的可能。大概是這樣的~

此外研究者為了讓移植細胞更好的定居下來，增加了纖維蛋白-凝血酶的濃度使得其產生快速凝膠化，同時為了減少免疫系統對移植細胞的影響，研究者同時使用了三種免疫抑製劑進行干預處理。經過精心的探索移植方法後，終於功夫不負有心人，移植物成功在損傷部位生長繁殖。反正這一步的最終目的是保證移植細胞在損傷部位存活。

（看！熒光染色都聚集在一起啦，說明移植物都被限制在病灶區域了！）

2

移植物中的神經細胞在病灶中存活，並出現了大量的神經軸突的生長

研究者使用免疫熒光技術標記了許多關於神經細胞成熟的標記物：早期神經標記物（DCX）在移植後的兩個月時達到頂峰後遍逐漸下降，成熟神經標誌物（NeuN）在移植後兩個月時表達不斷增加。

同時研究者還發現移植區域細胞的密度在逐漸減少，而細胞的大小在逐漸增加。此外研究者對小鼠脊髓橫斷面進行免疫熒光觀察後，顯示移植物中的軸突正在不斷的向小鼠灰質和白質進展。

（綠色表示軸突的生長，看他長得有多茂密~）

大體圖上看一下，天了嚕，簡直無處不長。

天啊，什麼？還有運動神經元的生長！！！

（紅色表示運動神經元胞體）

？？？！！！還形成了突觸結構！！！

總的來說，移植物中神經元在茁壯成長，還不斷地變成其他的有益的神經元，軸突也不斷的延長與宿主灰質白質進行交流，你說這個移植物厲不厲害！

3

宿主軸突也向神經幹細胞移植物進行生長

看來看去，這個移植物和宿主感覺像是一對小情侶，上面是移植物一直吸引宿主的注意，單方面的愛情是不圓滿的，對吧？肯定要產生共鳴啦！所以，宿主的軸突也很給力喲！

標記後的皮質脊髓神經元的軸突（BDA+）在逐漸向病灶區生長。

宿主的5-HT神經元軸突也向移植物中進行生長。

標記為NF200+的宿主神經元軸突也在向移植物區域生長。

（PS：看到這個想到了在天願作比翼鳥，在地願做血吸蟲的梗）兩者相互交織，蹦出愛的火花。

總之宿主中包括皮質神經元，五羥色胺神經元能夠向移植物中進行生長，兩者相互交集。

4

到底功能恢復如何呢？

雙方都互相愛著對方，你說結果如何？當然普天同慶！ 二話不說，直接上圖，研究結果顯示，恆河猴的抓持能力顯著提升呀！

對象操縱評分顯著提高（>25%），運動能力也得到提高，但是綜合上肢和下肢的攀爬能力提升並不明顯。

但是總的來說對運動的提升還是具有統計學意義的。

移植物移植後在宏觀上恢復了恆河猴脊髓損傷後的運動功能，這一結果也是具有非常重大意義的，說明細胞移植治療脊髓損傷確實存在治療作用，在靈長類動物中確實如此！並無半點虛假。

5

幹細胞並未自行從移植區域移植到其他區域形成異位克隆

幹細胞的異位移植很可能會引起腫瘤的產生，這種移植手段是否安全呢？研究者也進行了驗證，發現並未有移位移植的異位克隆出現。

（好好的一團乖乖待在病灶區域）

除了確定無異位克隆外，研究者對血管進行了染色，發現有大量的血管在支持著移植物的生存。

（Coll為血管標誌物）

總之，NPCs細胞在病灶中聚集，並未有異位克隆現象的出現，同時移植部位也有血管的生長，支持移植區域神經細胞的生長和繁殖。

6

通過核磁共振的技術在影像學上判斷移植物的情況

話說總是猴子還沒長好就切開看看到底移植物的情況如何，這也是不切實際的！研究者運用了核磁共振的技術觀察移植物在恆河猴中的情況。

存活的移植物在T1中低信號，在T2中高信號；而不存活的移植物恰好相反。

總之，研究者能夠使用核磁共振的脊髓來明確移植物在脊髓損傷病灶中是否存活。

最後我們一起來歸納一下研究者的設計研究思路。

實驗方案是最重要的一部分，研究者首先探究了如何進行移植的方案，最終得到三點技術要求a）傾斜30° b）使用高濃度纖維蛋白凝血酶 c）三種免疫抑製劑。

隨後確定移植的神經幹細胞在病灶區域的生長情況，以及其是否能夠向病灶區域外進行生長。

明確宿主神經軸突是否與移植物也有相互交聯？

微觀結構上顯示移植物與宿主神經元及軸突相互關聯，宏觀上功能是否出現改變？

如何保證移植神經幹細胞是安全的？異位克隆是否存在？是否有血管支持移植物的存活？

使用了核磁共振的技術手段，觀察其他恆河猴的移植物是否存活。

兩篇文章一對比，是不是覺得，第二篇之所以發到Nature Medicine上是有其道理的啦？小編覺得這真的是一個breakingeffort了！算是第一篇描述完整，而且嚴謹的靈長類動物實驗研究了，是經過這項研究之後是否會迎來細胞移植治療脊髓損傷的春天？還是說又會有其他研究來抨擊和反對？科學界就是處於這樣一個不斷修正不斷探索的過程，這樣才可能會有新的造福全人類的治療方案出現。

學術無止境，旨在被發現！

參考文獻：

1.Servick, K. (2017). Failed spinal cordtrial offers cautionary tale.Science,355(6326), 679-679.

2.Rosenzweig, E. S., Brock, J. H., Lu, P.,Kumamaru, H., Salegio, E. A., & Kadoya, K., et al. (2018). Restorativeeffects of human neural stem cell grafts on the primate spinal cord.Nature Medicine.

3.Kwon, B.K. et al. Largeanimal and primate models of spinal cord injury for the testing of noveltherapies. Exp. Neurol. 269, 154–168 (2015).

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