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脊髓損傷的再生醫(yī)學(xué)策略:從病理機制到臨床轉(zhuǎn)化

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2026年06月22日 17:05

脊髓損傷是一種嚴重的神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷,通常由交通事故、高處墜落或運動意外等外力導(dǎo)致。在中國乃至全球,脊髓損傷的發(fā)病率呈逐年上升趨勢,患者多為青壯年,這不僅給個人帶來終身殘疾,也給家庭和社會帶來沉重的負擔(dān)。

目前,醫(yī)學(xué)界對脊髓損傷的治療主要集中在急性期的手術(shù)減壓、支持性藥物干預(yù)(如控制血壓、減輕水腫、防治感染等)以及后期的康復(fù)訓(xùn)練,但這些手段只能在一定程度上緩解癥狀或防止繼發(fā)性損傷加重,并不能真正修復(fù)已經(jīng)受損的神經(jīng)組織。由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身的再生能力極其有限,一旦神經(jīng)元死亡或軸突斷裂,往往會導(dǎo)致?lián)p傷平面以下永久性的運動、感覺功能喪失,以及大小便失禁等自主神經(jīng)功能障礙。隨著生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是再生醫(yī)學(xué)的興起,人們開始寄希望于通過細胞替代、組織工程和基因調(diào)控等手段來實現(xiàn)脊髓結(jié)構(gòu)與功能的重建,其中,干細胞治療被視為最有希望攻克這一醫(yī)學(xué)難題的方向之一。

  脊髓損傷的病理生理學(xué)

脊髓損傷的發(fā)生過程可以分為兩個階段:原發(fā)性損傷和繼發(fā)性損傷。原發(fā)性損傷是指外力直接作用造成的物理性破壞,如脊柱骨折壓迫脊髓、血管撕裂出血等。然而,真正決定損傷范圍和嚴重程度的,是隨后發(fā)生的繼發(fā)性損傷。繼發(fā)性損傷是一個復(fù)雜的、動態(tài)發(fā)展的生物學(xué)級聯(lián)反應(yīng),通常持續(xù)數(shù)小時到數(shù)周。它包括局部缺血、炎癥反應(yīng)、自由基大量產(chǎn)生、興奮性氨基酸毒性積累、細胞凋亡以及膠質(zhì)瘢痕的形成。

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脊髓損傷中原發(fā)性損傷和繼發(fā)性損傷示意圖(圖源:J. Clin. Med.2025, 14-11, 3649)

其中,炎癥反應(yīng)初期是為了清除壞死組織,但過度的炎癥會激活小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞,釋放大量炎性因子,進一步殺死周圍的神經(jīng)元;而膠質(zhì)瘢痕雖然起到了隔離損傷區(qū)域的作用,但也像一道“生化墻”一樣,阻礙了軸突的再生和神經(jīng)回路的重建。此外,少突膠質(zhì)細胞的丟失還會導(dǎo)致神經(jīng)纖維脫髓鞘,影響神經(jīng)信號的傳導(dǎo)效率。正是這些復(fù)雜的病理變化,構(gòu)成了脊髓再生的巨大屏障。因此,現(xiàn)代再生醫(yī)學(xué)的研究重點,已經(jīng)從單純保護殘存神經(jīng),轉(zhuǎn)向如何干預(yù)這一病理過程,創(chuàng)造一個有利于神經(jīng)再生修復(fù)的微環(huán)境。

  基于干細胞的脊髓損傷再生策略

針對脊髓損傷的復(fù)雜病理,干細胞療法提供了一種多靶點、綜合性的治療思路。目前研究較多的干細胞類型包括間充質(zhì)干細胞、神經(jīng)干細胞以及誘導(dǎo)多能干細胞。

間充質(zhì)干細胞來源廣泛,如骨髓、臍帶血等,具有免疫原性低、易于體外擴增的優(yōu)點,其主要通過分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和促進血管新生來發(fā)揮神經(jīng)保護作用,但其直接分化為神經(jīng)細胞的能力較弱。神經(jīng)干細胞則位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi),具有分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞的潛能,能夠直接補充丟失的細胞類型,促進髓鞘再生和突觸連接。然而,獲取人源神經(jīng)干細胞非常困難,且涉及倫理問題,限制了其大規(guī)模應(yīng)用。

相比之下,誘導(dǎo)多能干細胞技術(shù)的出現(xiàn),為解決細胞來源問題帶來了革命性的突破。誘導(dǎo)多能干細胞是通過將成體細胞(如皮膚成纖維細胞或血細胞)進行重編程,使其“返老還童”回到多能狀態(tài),從而具備了與胚胎干細胞類似的分化潛能。利用這一技術(shù),科學(xué)家可以在實驗室里大量制備出特定類型的神經(jīng)前體細胞,且避開了倫理爭議。例如:士澤生物開發(fā)的XS228細胞注射液,就是利用iPSC技術(shù)定向誘導(dǎo)分化出脊髓特異性的神經(jīng)前體細胞,這些細胞移植后不僅能替代受損的運動神經(jīng)元,還能分泌營養(yǎng)因子,調(diào)節(jié)損傷局部的微環(huán)境,幫助軸突再生和髓鞘修復(fù)。

  干細胞療法在脊髓損傷中的臨床轉(zhuǎn)化

盡管干細胞治療在動物實驗中取得了令人鼓舞的成果,但將其轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。目前的臨床試驗大多處于I/II期,主要評估安全性和初步有效性。治療效果存在較大的個體差異,這與細胞類型、移植時間(急性期、亞急性期還是慢性期)、移植途徑(鞘內(nèi)注射還是髓內(nèi)注射等)、細胞劑量以及患者自身的身體狀況密切相關(guān)。例如,對于亞急性期的脊髓損傷患者,此時急性炎癥風(fēng)暴已消退,而抑制再生的致密膠質(zhì)瘢痕尚未完全形成,微環(huán)境在降低細胞毒性與保留內(nèi)源性可塑性之間取得了最佳平衡,最有利于移植細胞的存活、分化及神經(jīng)回路重建,此時移植干細胞的存活率和整合效果通常優(yōu)于慢性期與急性期。

日本慶應(yīng)義塾大學(xué)團隊開展的全球首例iPSC治療脊髓損傷IIT臨床研究取得了里程碑式的成果。該研究在受傷28天內(nèi),向四名完全性癱瘓(AIS A級)患者體內(nèi)移植了200萬個iPSC衍生的神經(jīng)祖細胞。一年后,兩名患者分別恢復(fù)至AIS C級(部分肌肉可動)和D級(可獨立站立),且無嚴重不良反應(yīng)。

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iPS細胞療法治療脊髓損傷示意圖(Stem Cells Transl Med. 2026 Jan 9;15-1)

此外,國內(nèi)由中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院聯(lián)合士澤生物推動的全球首個臨床級iPSC衍生脊髓神經(jīng)前體細胞治療脊髓損傷注冊臨床I期試驗中,一名高位截癱患者在受傷后接受單次鞘內(nèi)移植,短短12天就觀察到了肢體自主活動的跡象,隨訪半年后甚至實現(xiàn)了獨立站立和輔助行走,大小便控制能力根本性好轉(zhuǎn),且未出現(xiàn)嚴重不良反應(yīng)。這些突破性進展為iPSC療法的臨床有效性提供了極具價值的證據(jù)。

然而,我們也必須清醒地認識到,目前的干細胞治療仍屬于探索性療法,仍需要通過更大規(guī)模、更長周期的臨床研究來進一步驗證其安全性和療效持久性。此外,如何標(biāo)準(zhǔn)化細胞制備工藝、如何精準(zhǔn)控制細胞分化方向、如何提高移植細胞在惡劣損傷環(huán)境中的存活率,也是科研人員亟待解決的技術(shù)瓶頸。未來,隨著生物材料支架、基因編輯技術(shù)和康復(fù)工程的協(xié)同發(fā)展,干細胞治療有望從單一手段轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬W(xué)科融合的綜合治療方案,真正為脊髓損傷患者帶來功能重建的希望。

  參考資料:

1. J. Clin. Med.2025, 14(11), 3649. doi.org/10.3390/jcm14113649

2.Stem Cells Transl Med. 2026 Jan 9;15(1):szaf073. doi: 10.1093/stcltm/szaf073

3.Arch Bone Jt Surg. 2024;12(6):380-399. doi: 10.22038/ABJS.2023.73944.3424

4.https://www.xellsmart.com/news9/9.html

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