干细胞在治疗运动神经元病中的应用研究进展

1、干细胞在治疗运动神经元病中的应用研究进展陈博(综述,王丹丹(审校(协和干细胞基因工程有限公司,天津巿脐带血干细胞库,天津300384摘要:运动神经元病病因至今不明,目前尚无有效药物。成体干细胞因为具有自我复制和多项分化潜能等特点,其移植治疗运动神经元病也成为研究热点。成体干细胞包括脐血源性神经干细胞、自体神经干细胞、自体骨髓间充质干细胞、脐带间充质干细胞。各种细胞在取材、临床应用、治疗效果方面都有优缺点。国内外对运动神经元病的治疗研究较少,细胞的选择尚需探索。关键词:运动神经元病;骨髓间充质干细胞;脐带间充质干细胞A Rev i ew on Research Progress of Appli

2、 ca ti on of Ste m Cells to Trea ti n g D isea ses i n M otor Neu2ron D isea seCHEN B o,WAN G D an2dan.(U nion S te m Cell&Gene Engineering L i m ited Co m pany, Tianjin Cord B lood B ank,Tianjin300384,ChinaAbstract:The cause ofMot orNeur on D isease(MND,mot or neur on diseasere mains unknown,an

3、d s o far,there are not effective drugs.Due t o its capability t o differentiate int o multi p le cell types as well as self2renew continuously,ste m cell,es pecially Somatic ste m cells researching on treat m ent of the MND with trans p lanting has als o become int o a hot s pot in medical arena.So

4、matic ste m cells include neural ste m cells,mesechy mal stem cell and human umbilical cord mesenchy mal ste m cells.Vari ous cells has its res pective advantage in s ource,clinical app licati on and treat m ent.There is less research on MND treat m ent,s o its i m portant t o choose the most suitab

5、le measure ments.Key words:Mot or neur on disease;Bone mesenchy mal ste m cell;Human umbilical cord mesen2 chy mal ste m cells运动神经元病(mot or neur on disease,MND是以选择性侵犯脊髓前角细胞、脑干运动神经元、大脑皮质锥体细胞和锥体束为主的一组慢性进行性变性疾病,病因及发病机制复杂,目前尚无有效药物。临床表现分为肌萎缩侧索硬化、进行性脊肌萎缩症、进行性延髓麻痹、原发性侧索硬化。干细胞移植为神经系统疾病的治疗提供了一种新的手段。干细胞按其起源分为

6、胚胎干细胞和成体干细胞。由于伦理性、取材困难及致瘤性等原因,胚胎干细胞的研究与使用受到了限制1。目前多数研究中的干细胞为神经干细胞(neural ste m cells,NSC和间充质干细胞(mesenchy mal ste m cells,MSCs,现就这两种干细胞在治疗MND的应用予以介绍。1脐血源性神经干细胞移植国内有研究报道,脐带血体外培养分化为神经干细胞,对33例因创伤性脊髓损伤和硬膜外血肿造成的急性压迫性损害患者进行神经干细胞移植,植术后710d,33例患者损伤的脊髓功能均有改善,神经干细胞移植后2周至16个月随访资料显示,33例患者的脊髓功能呈继续改善的趋势2。也有研究者将脐带血

7、间充质干细胞进行分离、培养以及诱导其向NSC分化,并应用于MND患者的治疗。通过对11例MND患者治疗前后场致离子显微镜检查评分及总T细胞进行流式细胞检测发现:脐带血间充质干细胞来源的神经干细胞移植治疗短期内通过一定的免疫调节作用,可以改善MND患者的临床症状和日常生活能力3。2自体神经干细胞移植国外有研究者将鼠嗅鞘细胞和鼠间充质干细胞移植入肌萎缩侧索硬化动物模型,进行疗效比较。结果显示,两种细胞移植都具有良好的安全性,其中嗅鞘细胞组与对照组临床差异不明显,而MSCs组(雌性比对照组存活时间明显延长4。多发性硬化症(multi p lescler osis,MS是一种中枢神经系统多部位脱髓鞘改

8、变的自身免疫性疾病,急性期免疫反应导致的轴突损伤以及慢性期的脱髓鞘导致患者的神经功能缺失。免疫调节治疗和免疫抑制治疗是目前治疗MS的主要方法,但仅对部分患者有效。因此,NSC移植有可能成为治疗MS的另一种方法。研究显示,将NSC或者少突胶质细胞前体细胞移植到MS模型大鼠脑内后,在脱髓鞘部位可见到髓鞘再生5,6。恰当的移植途径以及病变部位的免疫微环境,对髓鞘再生的抑制作用是NSC移植治疗MS的关键。3自体骨髓M SC s移植治疗M N D骨髓间充质干细胞是一类存在于骨髓网状间质内的非造血干细胞,具有分化成各种间叶组织细胞的潜能,在一定条件下可自我复制并能分化成多种细胞,其中包括神经细胞和神经胶质

9、细胞,同时骨髓干细胞还能分泌多种神经营养因子,对神经细胞的修复产生促进作用。神经干细胞在临床上较难获得且在伦理学上存在一定的问题,而骨髓基质干细胞可以作为同种同体来源细胞,较易获得且不存在伦理问题;作为移植供体细胞骨髓基质干细胞和神经干细胞同样具有以下特性:可以在体外迅速扩增。无或低免疫原性。能够在宿主脑内长期存活并与宿主神经元整合形成突触联系。可以稳定的分化并长期表达外生性基因,例如酪氨酸羟化酶。此外,骨髓基质干细胞对神经于细胞还有着明确的促存活和分化的能力7。骨髓基质干细胞较神经干细胞更具临床优势,有可能作为自体细胞应用于组织工程和作为良好的移植细胞应用于替代治疗8。在治疗MND的基础研究

10、方面。主要使用人MSCs移植入动物体内,进行疗效观察。Vercelli 等9将人骨髓MSCs移植入G93A转基因小鼠。10周后,在小鼠脊髓内发现有神经胶质原纤维酸性蛋白和微管缔合蛋白2阴性的神经元样的细胞,运动神经元计数和运动功能检测(旋转、提握力和神经系统检测都显示:移植后的人骨髓MSCs可以在小鼠体内很好地存活并迁移,延缓运动神经元数量的衰减。在临床实验研究方面,Mazzini等10从2001年开始对自体骨髓MSCs移植治疗MND进行了一系列的临床实践研究,从患者髂前上棘抽取骨髓,体外培养34代。通过椎板切除,脊髓直接移植入患者病变的脊髓胸段(T7T9,平均(57×106个/人。

11、通过4年的观察,9例患者中3例死于疾病恶化,1例死于呼吸系统并发症,4例病变进行延缓和功能评分升高, 1例疾病病程如常,然而没有表现呼吸衰竭的症状,且多导睡眠图表现为正常。结果显示,自体骨髓MSCs 移植治疗安全可行,有效率在50%左右。尽管近年来有关人骨髓间充质干细胞的分离、培养和神经分化潜能及应用方面的研究很多,并取得了较大的进展,但临床应用移植还存在一些问题有待解决11:寻找和鉴定骨髓间充质干细胞所特有的细胞表面标志分子。如何提高其在体内的成活率和向神经细胞定向分化的能力。如何选择移植时机。移植后改善宿主缺血性脑损伤功能的机制尚不明确,由其分化而来的表达神经组织标志的细胞是否具有正常神经

12、细胞的功能,能否同其他神经细胞建立联系、重建神经环路等仍有待进一研究。4脐带间充质干细胞移植治疗M N D近年来,脐带间充质干细胞的概念越来越引起人们的重视。已有研究证实,在脐带的连接组织中分离出的细胞在特定条件下能分化为软骨细胞或神经样细胞,并表达神经烯醇化酶等神经元特异性抗原,表明脐带来源的干细胞具有多向分化潜能,具有作为细胞替代治疗之种子细胞的可能12214。国内有人评价脐带间充质干细胞移植对大鼠脊髓损伤神经功能恢复的影响。结果显示,脐带间充质干细胞移植到宿主损伤脊髓后可以存活、向损伤部位迁移,并向神经元样和星形胶质细胞分化,且可促进大鼠脊髓损伤后神经功能恢复15。5结语神经干细胞移植可

13、以促进神经系统功能改善,促进髓鞘再生。然而,MSCs不仅可以分化为中胚层源细胞(软骨、骨、肌肉、脂肪等细胞,还可以分化为神经外胚层源细胞(如少突胶质细胞、星形胶质细胞和神经样细胞16,对于治疗神经系统疾病是一种更好的选择。目前,MSCs治疗神经系统疾病的动物实验和临床研究较多,然而对MND的治疗研究较少。特别是应用脐带来源的MSCs并与脐血联合输注进行MND的治疗,国内外尚未见相关报道。脐带来源的MSCs更具优势:为废物利用,来源更为容易,供者无痛苦,对母婴均无损害;MSCs 的含量丰富,骨髓成纤维细胞集落成单位的形成率高,而骨髓中MSCs含量低,为0.001%0.01%,且随着年龄的增加细胞

14、数量逐渐减少;扩增效应更强,一根脐带的理论扩增细胞数量可达1010以上,可满足临床需要,更具商业药用价值,而骨髓MSCs扩增4代后,扩增效果明显下降;经数代培养后组织相容性类弱表达或不表达,而类抗原不表达,更适宜于异体间干细胞移植治疗。相信脐带MSCs作为MND治疗以及组织工程研究的种子细胞具有广泛的应用前景。参考文献1杨振军,徐运.干细胞治疗中枢神经系统疾病J.临床神经病学杂志,2007,20(1:73274.2崔中平,王小艳,杨波,等.脐带血来源神经干细胞移植治疗脊髓损伤33例J.中国组织工程康复与临床研究,2008,12(29:575125754.3梁豪文,杨佳勇,杨万章,等.脐血源神经

15、干细胞移植治疗肌萎缩侧索硬化症J.中西医结合心脑血管病杂志,2007,5(6:4932495.4Martin LJ,Liu Z.Adult olfact ory bulb neural precurs or cell grafts pr o2vide te mporary pr otecti on fr o m mot or neur on degenerati on,i m pr ovemot or functi on,and extend survival in a my otr ophic lateral scler osismiceJ.Neur opathol Ex p Neur ol

16、,2007,66(11:100221018.5W indre m MS,NunesMC,Rashbaum W K,et al.Fetal and adult hu2man oligodendr ocyte p r ogenit or cell islates myclinate the congenitally dys myelinated brainJ.NatMed,2004,10(1:93297. 6N ist or GI,Tot oiu MO,Haque N,et al.Human embryonic stem cellsdifferentiate int o oligodendr oc

17、ytes in high purity and myelinte afters p inal cord trans p lantati onJ.Glia,2005,49(3:3852396. 7Lou S,Gu Pt,Chen E,et al.The effect of bone marr ow str omal cellson neur onal diferentiati on of mesencephalic neural ste m cells inSp rague2Da wley ratsJ.B rain Res,2003,968(1:1142121. 8顾平,王坤,王彦永,等.骨髓基

18、质干细胞和神经干细胞移植治疗帕金森病大鼠的效果比较J.中国组织工程研究与临床康复,2008,12(12:222122226.9Vercelli A,Mereuta OM,Garbossa D,et al.Human mesenchy malste m cell trans p lantati on extends survival,i m p r oves mot or perf or m2ance and decreases neur oinfla mmati on in mouse model of a myotr o2phic lateral scler osisJ.Neur obi o

19、l D is,2008,31(4:3952405. 10Mazzini L,Mareschi K,Ferrer o I,et al.Aut ol ogous mesenchy malste m cells:clinical app licati ons in amyotr ophic lateral scler osiJ.Neur ol Res,2006,28(5:5232526.11刘盈盈,李新军,李小刚.骨髓间充质干细咆治疗缺血性脑血管疾病的研究近况J.中国组织工程研究与临床康复,2007,11(37:744827452.12W eissML,Tr oyer DL.Ste m cells in the umbilical cordJ.StemCell Rev,2006,2(2:1552162.13El2Badri NS,Hakki A,Saporta S,et