神经干细胞移植契机与困惑

放心不下

近来，神经干细胞移植也许能治疗一些难治性疾病的前景鼓舞了医患双方，成为临床研究的热门课题。但目前我国该领域工作还处于较低级阶段，实施中遇到许多问题，尤其是已知的神经干细胞移植可能导致某些不良后果。带着这些问题，记者近日对首都医科大学宣武医院几位专家进行了访谈。 # I. w+ b5 R" {- u. u

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　　张愚教授：神经干细胞移植可能会导致肿瘤的发生 ! g2 c9 s$ j& f# m; Q& ^

" D% y. T6 i9 d) V6 V# G　　张愚：宣武医院细胞治疗中心主任。1989～1994年在美国西北大学读博，1994～2000年在斯坦福大学学习。承担人事部择优资助项目，国家重点“973”及北京市科委重大项目，在知名国际期刊发表论文7篇，在干细胞研究方面具有较高造诣。
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1 f5 M& p8 d' C. F, }; ^* g  c3 z/ }　　近年研究表明，胚胎干细胞、神经干细胞在体外的培养中都可以分化成为神经细胞，并且已经在小鼠、大鼠模型移植实验中取得明显疗效。另外，考虑到这些细胞取材比较困难，有的学者将目光转向取材相对容易的骨髓基质干细胞，这些细胞可以自体移植以规避免疫排斥，而且可以转化/分化成神经细胞并产生疗效，具有优越性。基于这些结果，人们一度乐观地认为，细胞治疗的临床应用已经指日可待。
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　　但遗憾的是，有同样多的问题阻碍了干细胞移植向临床的推进，集中在以下方面：
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. i# Y. v8 }  t! W4 t; f　　第一，虽然胚胎干细胞、神经干细胞在体外培养中都可以分化为神经细胞，但是分化成为特定神经细胞的比例并不高，而且每次人工诱导分化都存在一定程度的差异，无法做到产出细胞完全均一。将尚未标准化的操作流程及其所产出的具有相当随机性的细胞直接移植给患者，这是难以想象的。 5 g7 _+ l$ ^' A- u/ e
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　　第二，其他组织干细胞如骨髓来源的干细胞，尽管也能向神经细胞分化，但几乎没有实验能够证明这些具有神经细胞抗原标记的跨胚层分化细胞，的确是有功能的神经细胞。
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　　第三，先前进行的移植实验，甚至临床实验，所观察到的疗效没有提供令人信服的物质基础。例如，脑卒中移植治疗没有证据说明移植细胞可以通过梗死区和下运动神经元建立功能联系；帕金森病的细胞治疗出现的疗效和移植细胞生存状态不相匹配的问题等。与此同时，已经进行的很多临床实验都没有发现长期疗效，无法为细胞移植治疗的可靠性提供直接证据。 + C) S3 I7 C2 V$ p1 i$ T  H
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　　第四，干细胞存在致瘤性是国际共识和研究焦点。北京大学干细胞中心则证实，成熟度相对高的神经干细胞移植后同样具有较高的致瘤性。宣武医院的研究表明，胚胎干细胞分化出的细胞移植后，在发挥疗效的同时，具有较强的致瘤性。从理论上讲，只要具有分裂增生能力的细胞被植入动物体，就具有形成肿瘤的可能。 ! k& J/ t( m' {$ A9 G& S

) }# |( N$ Y; v6 p. c0 B3 R0 I  Q　　当然，上述干细胞研究中面临的困惑，并没有关闭细胞替代治疗研究的大门，恰恰相反，当人们急于进行移植治疗的热情趋于理智后，前进道路上的问题就为新的进步提供了契机。国际上目前研究的重点集中在灵长类动物实验，希望能够系统地通过细胞筛选、调整分化程度等，探索
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干细胞移植用于临床的方法。
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" R3 x* ]& R8 V0 A0 y3 [　　干细胞移植治疗神经系统疾病必须经过灵长类（猴）动物实验，这是因为，首先，小动物神经系统的生理病理状况和人相距很远，人类要复杂得多；其次，需要通过灵长类动物实验来决定细胞的用量，植入位点和时机；最后，也是最关键的一点，需要通过灵长类动物观察移植细胞的致瘤性。少量细胞移植不长瘤且具有疗效，但到一定数量的移植，就必然产生肿瘤。究竟是什么细胞直接产生了肿瘤？神经系统肿瘤的根本来源是什么？这些细胞的特性是什么？如何保证干细胞分化潜能的前提下抑制其过度增殖？还有一系列问题等待我们去解决。因此，只有通过细致的临床前大动物（猴）试验，才能进入干细胞技术广泛应用于临床的新时代。
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) c7 @& l; V# R　　凌锋教授：前景诱人但还有关键问题需解决 , F! l5 o, u% }' r
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　　凌锋：神经外科主任、介入放射诊疗中心主任。对脊髓血管畸形的研究居世界领先水平，多项成果被国际医学界推广应用。在国内外发表论文一百多篇，主编的《介入神经放射学》、《介入神经放射影像学》等成为基础教材。创立了亚澳神经介入放射学会，被授予“终身名誉主席”称号。目前担任中华神经外科学会血管内治疗组组长，世界神经介入放射学联合会教育委员会主席等职。
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　　传统观念认为，中枢神经系统的神经细胞在出生前或出生后不久就不再产生了。这意味着成年动物脑和脊髓内的神经细胞只能逐渐减少而不能被更新或替代，对于后天发生的中枢神经系统的损伤，无法进行修复，神经功能的恢复也只能依靠邻近或其他部位中枢结构的代偿。
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　　20世纪80年代中期，美国洛克菲勒大学两位学者在研究鸣禽金丝雀的发声学习行为中，发现成年鸣禽金丝雀脑中确实有新的神经细胞产生，而且这些神经细胞能够产生在前脑控制发声学习的高级神经中枢当中。这些神经细胞又是怎么产生的呢？近年研究发现，成年哺乳动物中枢神经系统仍有新的神经细胞产生，并证实在成人脑组织中同样存在着神经干细胞。一些非神经发生的部位如脊髓，也发现有成体神经干细胞存在。 . g. E& K2 Q  x. ]

6 b, Y0 t/ A- H+ d' ]/ T' r/ S* @　　神经干细胞是来源于神经系统或能产生神经组织的细胞，它具有自我更新及增殖能力。成体人脑中有9个脑区分布有神经干细胞，其中最重要的脑区为室管膜下层，紧邻大脑的侧脑室壁，其神经发生能力可保持终身。其他的两个脑区为海马的齿状回和嗅回。 ) `9 N1 b- v5 @% r: y- u( o( O
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　　神经干细胞研究主要在两个方面：一是胚胎神经干细胞，但由于涉及社会伦理问题，因而在实际操作上有困难。另一方面集中在成体神经干细胞，将定向分化或基因工程修饰的神经干细胞移植到中枢神经系统相关部位，或将处于静止状态下相关脑区的神经干细胞诱导活化，使它们迁移到特定脑区，发育成所需要的神经元，以替代疾病中缺乏的神经细胞，将对帕金森氏病、亨廷顿病、脱髓鞘疾病、老年性痴呆、脑梗塞以及恶性脑肿瘤、脊髓损伤、癫痫等，起到积极治疗作用。
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　　总之，神经干细胞移植对治疗目前常规方法难以见效的神经疾患提供了广阔的思路和诱人的前景。但是要将NSC大量用于临床治疗之前，还有一些关键问题需要解决，而成体神经干细胞研究成果有可能较好地解决这些问题。随着研究的深入，将神经干细胞用于神经系统疾病的临床治疗，造福广大患者，将不会太遥远。
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2 o( M. c" z9 }　　王茂斌教授：移植的神经干细胞形态上成活不是神经功能恢复的标志 0 f$ }$ `; t( I! k4 N$ d
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　　王茂斌：康复医学科主任医师，现任中国康复医学会副会长，中国医师协会康复医师分会会长，中国康复医学杂志副主编，中国临床康复杂志副主编，欧洲康复医学杂志编委等职。主编多篇专著。 9 a7 Y; y+ S: j; B1 U) @5 q

6 z2 J6 Y/ q) ~1 V　　神经元细胞再生的研究已成为基础和临床重要课题。在神经生物学和基础实验室的研究中，对神经干细胞的研究集中在细胞的分离、植入细胞的存活、分化的条件、调控因子以及移植后形态学改变等方面。现可以观察到神经干细胞移植后部分存活并有突触形成，但是仍未解决移植后的神经功能恢复。这就提出以下问题：   T7 z% G6 r. V( u( s4 x* C

! u) L* r' p, \# x$ v　　一、形态和功能是不同的问题，突触的存在并不等于信息可以自由传递。神经发育学表明：竞争的作用是保持功能的重要机制。事实是，在发育过程中有相当一部分突触会退化或处于休眠状态（突触精减），只有少数（甚至一个）突触连接会发育并形成有效的活化突触，从而保证功能的实现。 8 e" c8 K! M8 |# R8 A( o

0 N4 m- _- \, c　　二、突触的连接是精确而有序的。一定的神经突触只会向一定的“靶”组织的特定细胞生长并连接，而且即使在最佳实验室条件下，每天的生长速度也不会超过1毫米，也就是说，可能需要很长的时间，才有可能形成神经元和“靶细胞”的连接。
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# s/ T. M8 V# w7 q. n0 H4 N　　三、神经元即使与“靶细胞”连接成功，也必须经过“易化”（facilitation）才能逐步产生功能性作用。例如必须加大感觉的输入，才有可能获得运动的输出。而刺激在时间和空间上的“积累”是必不可少的。
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$ d% o3 \3 r% }0 h% W2 p, k　　四、即使在成年人类研究中，也发现实际上在中枢神经系统中大量的突触是“休眠突触”，真正发挥功能的“活化突触”不过20％～30％。
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　　可见，要使成年动物或人产生一种新的“功能”，或恢复已经丧失的功能，绝不是在形态上神经干细胞移植成活并有突触形成就可以解决的。 6 P5 u& p8 e; b( {( \( D) G" s0 ]
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　　康复医学是一种专门研究功能恢复的新学科，几十年中，对如何恢复中枢神经系统功能，积累了许多经验。随着神经生物学、神经发育学、神经生理学、功能神经影像学的发展，在中枢神经功能恢复的理论上已经有了一些新的观点和认识。例如：建立在神经发育的阶段理论、神经生理学理论上的早期康复训练技术、主动性康复技术、预防性康复技术、神经肌肉促通技术（facilitationtechnique）、多重感觉刺激技术、功能后果的时间和剂量依赖性等，都获得了丰富实践经验。在神经科卒中单元中，中枢神经康复治疗的作用，已被循证医学证明是很有价值的，并已被国内外学术界广泛认可。但康复处理在神经干细胞移植后的作用还有待进一步研究。
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　　其主要研究方法，一是动物实验，将脑损伤或脊髓损伤后神经干细胞移植的模型大鼠分为至少两组，一组不经康复性训练，一组加用康复性训练，评价3、6、9、12个月的运动功能积分，确定康复性训练是否有治疗价值。二是直接用患者进行研究，即对经过批准的、且签署了志愿同意书的脑损伤或脊髓损伤后神经干细胞移植后的患者，制定严格康复计划，实行强化康复，使用国际上通用的功能评定标准（如ICF临床评定量表，Fugl－Meyer偏瘫评定量表、ASIA截瘫评定量表等），通过多中心、大样本的自身对照来确定康复训练是否有利于运动功能的恢复，评定时间也为3、6、9、12个月。因为这是一种“慢性”实验或临床观察，在统计分析方面，需要有统计学专家参与。   H; R, ]: c/ g" O  K, C4 @
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　　总之，在神经干细胞移植后，应当考虑如何使发生分化的“植入神经元”真正地产生功能性作用，这就必须进行大量的神经康复学研究。如果付出巨大的代价，却不能使患者的功能改善，则神经干细胞移植就不可能坚持下去，神经干细胞在中枢神经系统疾病的治疗作用就不会取得突破性进展。