Meta描述：神經(jīng)干細胞（NSC）與間充質(zhì)干細胞（MSC）如何協(xié)同促進神經(jīng)再生？本文基于《細胞》雜志最新綜述，系統(tǒng)解析NSC與MSC的生物學(xué)特性、相互作用機制（Notch信號、旁分泌）、聯(lián)合移植策略及臨床轉(zhuǎn)化挑戰(zhàn)，附對比表格與未來方向。

引言：神經(jīng)再生的挑戰(zhàn)與干細胞聯(lián)合策略

神經(jīng)系統(tǒng)疾病和損傷（如腦卒中、帕金森病、脊髓損傷）是再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最難攻克的堡壘之一。成年中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）內(nèi)源性修復(fù)能力極其有限，主要因為：

• 神經(jīng)干細胞（NSC）數(shù)量稀少且多處于靜息狀態(tài)
• 損傷后微環(huán)境充滿炎癥因子和抑制再生的分子
• 成熟神經(jīng)元無法分裂替代

干細胞移植為神經(jīng)再生帶來了希望。其中，神經(jīng)干細胞（NSC） 因其能夠分化為功能性神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞，被視為最直接的細胞替代來源；而間充質(zhì)干細胞（MSC） 則憑借免疫調(diào)節(jié)、旁分泌支持和低免疫原性，成為改善損傷微環(huán)境的理想輔助細胞。

神經(jīng)干細胞（NSC）與間充質(zhì)干細胞（MSC）協(xié)同治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病：機制、策略與前景（2025年綜述解讀）

近期，國際期刊雜志《細胞》發(fā)表了一篇神經(jīng)干細胞 (NSC) 和間充質(zhì)干細胞 (MSC) 的相互作用作為大腦研究和神經(jīng)再生的一種有前途的方法的綜述，在這篇綜述中，我們討論了與雙邊MSC-NSC相互作用、環(huán)境條件下MSC向神經(jīng)細胞（嵴衍生細胞亞群）分化、生物支架或通過重建與NSC共培養(yǎng)相關(guān)的各種治療策略和激活機制。

一、間充質(zhì)干細胞和神經(jīng)干細胞合作的潛在能力

間充質(zhì)干細胞可以遷移到大腦受損部位，產(chǎn)生神經(jīng)保護和血管保護作用。此外，它們可以促進受損大腦皮層的細胞再生，而它們的分泌組對腦外傷后的神經(jīng)元具有有利的影響。

然而，關(guān)于MSC是否可以與NSC或其生態(tài)位相互作用以提高NSC分化為成熟和功能性神經(jīng)元的再生能力的研究仍在進行中。間充質(zhì)干細胞和神經(jīng)干細胞單獨在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的再生潛力較低，但它們獨特的功能可以建立協(xié)同關(guān)系，這對于增強治療效果至關(guān)重要。神經(jīng)干細胞移植可以提供新的神經(jīng)祖細胞，而MSC可以通過佐劑效應(yīng)和細胞間接觸來免疫微環(huán)境并支持新生成的神經(jīng)母細胞的存活和分化（圖1）。

二、神經(jīng)干細胞到底是什么？從分子標志物到來源困境

很多人把NSC和NPC混著用，但嚴格來說不一樣。真正的NSC有三個特征：一是可以對稱分裂（自我擴增）和不對稱分裂（產(chǎn)生一個NSC和一個NPC）；二是可以分化為三大神經(jīng)譜系（神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞）；三是在連續(xù)傳代后仍能保持多向分化能力。

分子標志物上，目前公認的是Sox2、Nestin、Pax6。Sox2是維持干性的核心轉(zhuǎn)錄因子，敲掉它NSC就會分化。Nestin是中間絲蛋白，在神經(jīng)前體細胞中高表達，成熟神經(jīng)元里沒有。Pax6主要調(diào)控皮層發(fā)育，在成人SVZ的NSC中也表達。

但NSC在體內(nèi)的狀態(tài)不是一成不變的。它有兩種狀態(tài)：活躍（active）和靜息（quiescent）。靜息的NSC高表達BMP信號通路相關(guān)基因，低表達細胞周期蛋白。當(dāng)受到VEGF、BDNF、Wnt、Shh等信號刺激時，靜息NSC會退出靜息期，進入細胞周期。這個“喚醒”過程是神經(jīng)發(fā)生的第一限速步驟（圖2）。

NSC的來源主要有四種，各有各的爛攤子：

第一，胎兒/胚胎來源。這是最經(jīng)典的方式。從流產(chǎn)胎兒或胚胎小鼠的腦組織中分離。優(yōu)點是這些細胞是真的、活的NSC，分化潛能最高。缺點是倫理爭議越來越大——美國NIH對胎兒組織研究已經(jīng)有嚴格限制，國內(nèi)雖然沒那么嚴，但公眾輿論壓力也在增大。而且一個胎兒的量也有限，不可能工業(yè)化生產(chǎn)。

第二，成體腦組織來源。從SVZ或DG取一小塊，體外擴增。優(yōu)點是可以自體移植，沒有免疫排斥。缺點是要開顱取腦組織——為了取細胞先切一刀，這種侵入性操作對患者來說代價太大。而且隨著年齡增長，成人NSC的數(shù)量和功能都在下降。60歲以上患者取自己的NSC，擴增出來的細胞活力遠不如年輕人。

第三，多能干細胞分化。用ESC或iPSC定向誘導(dǎo)為NSC。這是目前工業(yè)化生產(chǎn)最有希望的方向。日本京都大學(xué)已經(jīng)用iPSC-NSC治療脊髓損傷，2024年又報了帕金森病的I/II期結(jié)果（就是之前那篇Nature文章）。但問題也很實在：誘導(dǎo)效率不穩(wěn)定（有的批次90%以上陽性，有的不到50%）、殘留未分化iPSC有致瘤風(fēng)險（雖然可以通過流式分選或自殺基因清除）、成本極高（一個批次幾十萬人民幣）。

第四，直接重編程（iNSC）。用轉(zhuǎn)錄因子（比如Sox2、Pax6、Brn2）直接將成纖維細胞轉(zhuǎn)分化為NSC，繞過iPSC中間階段。2011年就有文章做了，但效率低得可憐，而且得到的細胞更像NPC而不是真正的NSC。這些年進展不大。

目前，在ClinicalTrials.gov上注冊的臨床研究多達74項。人們對應(yīng)用這些干細胞治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病越來越感興趣，包括缺血性中風(fēng)、帕金森病和阿爾茨海默病、肌萎縮側(cè)索硬化癥 (ALS) 或脊髓損傷 (SCI)。由于內(nèi)源性神經(jīng)干細胞的恢復(fù)能力無效，因此對多種來源的NSC進行了測試，包括胎兒和成人CNS衍生的NSC、來自多能干細胞的神經(jīng)祖細胞以及非神經(jīng)干細胞：表格1）。

到目前為止，尚未選擇理想的可用來源。每個來源都有其優(yōu)點和缺點，下表總結(jié)了這些優(yōu)點和缺點。

三、MSC在神經(jīng)修復(fù)中的角色：不是分化，是“當(dāng)保姆”

MSC在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的研究遠遠多于NSC，注冊的臨床試驗數(shù)量是NSC的好幾倍。但MSC的作用機制跟大眾想象的不一樣——它不是靠變成神經(jīng)元來修復(fù)大腦。

2000年代初期確實有一批文章聲稱MSC可以在腦內(nèi)轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)元，表達NeuN、MAP2等神經(jīng)元標志物。但后來幾個實驗室用更嚴格的譜系追蹤（比如用Cre-Lox系統(tǒng)標記MSC然后移植）發(fā)現(xiàn)，那些所謂的“神經(jīng)元”要么是細胞融合形成的雜合細胞，要么是自發(fā)熒光假陽性，要么是MSC內(nèi)吞了周圍死亡神經(jīng)元的碎片。目前的主流共識是：MSC在體內(nèi)基本不轉(zhuǎn)分化為功能性神經(jīng)元。即使有，比例也低到?jīng)]有臨床意義。

那MSC憑什么治腦病？靠三條腿：

第一條，免疫調(diào)節(jié)。MSC不表達MHC-II類分子（HLA-DR陰性），也不表達CD80、CD86等共刺激分子，所以不會激活CD4+ T細胞。更關(guān)鍵的是，MSC能主動抑制免疫反應(yīng)。機制包括：分泌IDO（indoleamine 2,3-dioxygenase）消耗色氨酸，導(dǎo)致T細胞周期阻滯；分泌PGE2、TGF-β、IL-10等抗炎因子；直接接觸誘導(dǎo)Treg生成；把巨噬細胞從促炎的M1型掰成抗炎的M2型。在脊髓損傷或腦卒中的動物模型中，移植MSC后，損傷部位的IFN-γ、TNF-α、IL-1β顯著下降，IL-10上升。

第二條，旁分泌營養(yǎng)支持。MSC分泌一堆神經(jīng)營養(yǎng)因子：BDNF（促進神經(jīng)元存活和突觸可塑性）、GDNF（對多巴胺能神經(jīng)元尤其重要）、NGF、NT-3、bFGF、VEGF（促血管新生）、HGF（抗凋亡）。這些因子可以保護瀕死的神經(jīng)元，促進軸突生長，誘導(dǎo)血管再生。一個經(jīng)典的實驗是：把MSC的條件培養(yǎng)基（就是養(yǎng)過MSC的培養(yǎng)基，里面都是它們分泌的東西）打進中風(fēng)大鼠的腦子里，效果跟打細胞本身差不多。這說明旁分泌是MSC的主要作用通路。

第三條，外泌體（EVs）介導(dǎo)的遠程調(diào)控。最近五年的熱點。MSC分泌的外泌體（30-150nm的小囊泡）里面裝了miRNA、mRNA、蛋白質(zhì)，可以被受體細胞內(nèi)吞，從而調(diào)控受體細胞的基因表達。比如MSC外泌體里的miR-133b可以促進神經(jīng)突生長，miR-17-92簇可以促進少突膠質(zhì)前體細胞增殖和髓鞘形成。外泌體的優(yōu)勢是：沒有活細胞，所以不會有致瘤或栓塞風(fēng)險；可以凍干保存，不用液氮；可以通過表面修飾實現(xiàn)靶向遞送。目前已經(jīng)有一些臨床前研究用MSC外泌體治療中風(fēng)、脊髓損傷、帕金森病，結(jié)果跟用MSC本身差不多。將來很可能MSC外泌體會取代MSC，變成“無細胞治療”的主力。

但MSC也不是沒有副作用。靜脈輸注MSC時，由于細胞體積較大（直徑15-30μm），大部分會被肺部毛細血管床截留，只有一小部分能到達腦部。這種“肺首過效應(yīng)”本身不是問題——被截留在肺部的MSC反而可以分泌抗炎因子，通過全身循環(huán)間接影響腦部。但有研究報道，高劑量靜脈輸注MSC可能引起微栓塞，尤其是在肺功能不好的患者身上。還有研究擔(dān)心MSC在某些條件下可能促進腫瘤生長（比如給荷瘤小鼠打MSC，腫瘤長得更快），但這個爭議很大，不同實驗室結(jié)果相反。2024年FDA批準的Ryoncil（MSC治療兒童GVHD）是基于幾十個臨床試驗的數(shù)據(jù)，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的促瘤信號。所以風(fēng)險可能被夸大了，但也不是零。

四、MSC和NSC怎么互動？分子機制層面的事

這篇綜述最有價值的部分，是系統(tǒng)梳理了MSC和NSC之間的相互作用機制，而不是只說“1+1>2”這種空話。

第一個機制：MSC通過Notch信號維持NSC的干性。

Notch信號在發(fā)育神經(jīng)生物學(xué)里是老面孔了。當(dāng)Notch受體（Notch1-4）被配體（Jagged1/2、DLL1/3/4）激活后，Notch受體會被γ-secretase切割，釋放胞內(nèi)段NICD（Notch intracellular domain）。NICD進入細胞核，與轉(zhuǎn)錄因子RBP-J結(jié)合，激活下游靶基因（如Hes1、Hes5）。Hes1和Hes5是堿性螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子，它們抑制 proneural 基因（如Ascl1、Neurogenin）的表達，從而抑制分化、維持干性。

MSC表面表達Jagged1和DLL1。當(dāng)NSC和MSC共培養(yǎng)時，MSC通過直接接觸激活NSC的Notch信號。有實驗顯示，在沒有EGF和bFGF的培養(yǎng)基里，單獨培養(yǎng)的NSC很快就會分化——細胞變得扁平，Nestin下調(diào)，βIII-tubulin（神經(jīng)元標志物）上調(diào)。但跟MSC共培養(yǎng)的NSC，即使沒有EGF/bFGF，仍然維持Nestin陽性，Hes1和Hes5的表達水平跟有EGF/bFGF時差不多。這說明MSC可以直接替代外源性生長因子的作用，通過Notch信號維持NSC的未分化狀態(tài)。

第二個機制：MSC通過旁分泌因子促進NSC的存活和神經(jīng)元分化。

這個聽起來跟上面有點矛盾——MSC既維持NSC的干性，又促進分化？其實不矛盾，取決于微環(huán)境和時間點。

在NSC剛移植進去的時候，MSC分泌的BDNF、GDNF、HGF可以抑制凋亡通路。具體的分子通路：BDNF結(jié)合TrkB受體，激活PI3K/Akt通路，Akt磷酸化后抑制Bad和caspase-9，從而阻斷線粒體凋亡途徑。HGF結(jié)合c-Met受體，同樣激活PI3K/Akt，還激活MAPK/ERK通路，促進細胞增殖。在氧-葡萄糖剝奪（OGD）模型中（模擬缺血性中風(fēng)），與MSC共培養(yǎng)的NSC，凋亡細胞比例比單獨培養(yǎng)的NSC低40-60%。

而在需要分化的時候，MSC分泌的BDNF和GDNF又可以促進NSC向神經(jīng)元方向分化。具體的機制涉及：BDNF/TrkB激活下游的Ras-MAPK通路，磷酸化CREB，CREB進入細胞核促進 proneural 基因（如NeuroD1）的表達。有研究用微流控芯片做共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)NSC跟MSC共培養(yǎng)7天后，βIII-tubulin陽性的神經(jīng)元比例比對照組高出2倍以上，而且這些神經(jīng)元有動作電位（電生理記錄證實）。

第三個機制：MSC通過免疫調(diào)節(jié)為NSC移植創(chuàng)造“免疫豁免”微環(huán)境。

這是聯(lián)合移植最直觀的好處。異體NSC移植后，宿主的免疫系統(tǒng)會攻擊它們——CD8+ T細胞會直接殺傷，巨噬細胞會吞噬。MSC可以通過前面說的IDO、PGE2、TGF-β等機制抑制T細胞活化，把巨噬細胞掰成M2型，減少IFN-γ和TNF-α的釋放。這樣一來，NSC的存活率可以大幅提升。

有一個經(jīng)典的動物實驗：在脊髓損傷大鼠模型中，單獨移植NSC的組，8周后存活的NSC只有移植量的5-10%。而NSC+MSC聯(lián)合移植的組，存活率提升到30-40%。而且聯(lián)合移植組中，NSC分化為神經(jīng)元的比例也更高——可能是因為MSC分泌的BDNF、GDNF提供了分化信號。

第四個機制：NSC反過來也能影響MSC——誘導(dǎo)MSC向神經(jīng)譜系分化。

這個方向的證據(jù)比前三個弱一些，但確實有報道。有研究發(fā)現(xiàn)，NSC分泌的Shh（Sonic hedgehog）可以誘導(dǎo)MSC表達神經(jīng)前體細胞標志物（Nestin、Pax6）。還有研究用transwell共培養(yǎng)（不讓細胞直接接觸，只共享培養(yǎng)基），發(fā)現(xiàn)NSC的條件培養(yǎng)基也能讓MSC表達一些神經(jīng)元樣的標志物。但問題是，這些MSC到底有沒有變成真正的功能性神經(jīng)元？目前沒有電生理證據(jù)。大多數(shù)研究者認為，即使MSC被誘導(dǎo)表達一些神經(jīng)標志物，它們也很難形成動作電位和突觸。所以這條機制在聯(lián)合移植中的貢獻可能不大，主要貢獻還是MSC支持NSC，而不是反過來。

五、總結(jié)

干細胞與伴生/支持細胞之間的相互作用對平衡和組織再生至關(guān)重要。在許多器官中，間充質(zhì)干細胞維持干細胞的存活和轉(zhuǎn)運增殖細胞（TAC）的增殖，然后分化成目標細胞類型。雖然證據(jù)尚不充分，但間質(zhì)作為生態(tài)位的組成部分，似乎在靜止的間充質(zhì)干細胞與增殖、分化和從細胞龕遷移的祖細胞之間的平衡中發(fā)揮作用。

神經(jīng)干細胞和間充質(zhì)干細胞之間也存在同樣的相互作用。

• 由于神經(jīng)干細胞可能是所有神經(jīng)細胞類型的無限來源，而間充質(zhì)干細胞則顯示出高度的旁分泌活性，因此將它們聯(lián)合用于治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病似乎極具前景。

根據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)文獻，間充質(zhì)干細胞和神經(jīng)干細胞的結(jié)合似乎代表了一個有前途的治療前景（圖4）。

• 神經(jīng)干細胞可以作為分化成成熟神經(jīng)細胞和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的細胞來源。
• 反過來，間充質(zhì)干細胞可以通過神經(jīng)保護、免疫調(diào)節(jié)和促血管生成活性支持神經(jīng)干細胞的移植。使用間充質(zhì)干細胞的另一個優(yōu)點是易于從多個來源分離并且不產(chǎn)生腫瘤。

盡管這種相互作用的機制尚未被探索，但其效果已經(jīng)非常有希望。盡管如此，仍然需要對這種組合的使用進行更多研究，特別是在動物模型和人體臨床試驗中。

六、常見問題解答（FAQ）

參考資料：Kaminska A, Radoszkiewicz K, Rybkowska P, Wedzinska A, Sarnowska A. Interaction of Neural Stem Cells (NSCs) and Mesenchymal Stem Cells (MSCs) as a Promising Approach in Brain Study and Nerve Regeneration. Cells. 2022 Apr 26;11(9):1464. doi: 10.3390/cells11091464. PMID: 35563770; PMCID: PMC9105617.

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