人源神经干细胞移植治疗脊髓损伤的剂量效应研究：确立临床试验的最小有效剂量与最大耐受剂量

　　本研究针对脊髓损伤（SCI）修复中神经干细胞（NSC）移植的最佳剂量难题，通过在大鼠胸段脊髓挫伤模型中系统移植5种剂量（10,000–400,000 cells/μl）的人胚胎干细胞来源脊髓神经祖细胞（hESC-SNPCs），发现100,000 cells/μl为最小有效剂量（MED），400,000 cells/μl为最大耐受剂量（MTD），为临床移植剂量选择提供了关键依据，推动神经再生治疗向临床转化迈进。

　　

脊髓损伤（Spinal Cord Injury, SCI）是一种毁灭性的神经系统创伤，常导致患者感觉、运动及自主神经功能的永久性丧失，目前仍缺乏有效的治疗方法。近年来，神经干细胞（Neural Stem Cells, NSCs）移植为脊髓损伤修复带来了新的希望。研究表明，在动物模型中，移植的神经干细胞能够在损伤部位存活、分化并整合入宿主神经回路，甚至形成新的“突触中继”（synaptic relays），从而部分恢复神经功能。然而，尽管在小鼠、大鼠乃至非人灵长类动物中都已观察到功能改善，要将这一策略推向临床应用，仍面临诸多挑战。其中最关键的问题之一便是：究竟应该移植多少细胞？剂量过低可能无法产生显著疗效，剂量过高又可能引发安全性问题，如细胞过度增殖、免疫排斥或组织结构破坏。因此，确定人类神经干细胞移植的“最小有效剂量”（Minimum Effective Dose, MED）和“最大耐受剂量”（Maximum Tolerated Dose, MTD），成为开展临床试验前必须解决的核心问题。

为此，由J.H. Brock、C.A. Shevinsky、L. Graham、E. Staufenberg、K.R. Limon、T.J. Vokes、K. Archuleta、A. Blesch、P. Lu和M.H. Tuszynski组成的研究团队，在《Experimental Neurology》上发表了一项剂量探索性研究。他们利用人胚胎干细胞来源的脊髓神经祖细胞（human embryonic stem cell-derived spinal cord neural progenitor cells, hESC-SNPCs），在大鼠胸段脊髓挫伤模型中，系统测试了五种不同剂量的细胞移植效果，旨在为未来人类临床试验提供可靠的剂量依据。

本研究主要采用了以下关键技术方法：使用大鼠胸段脊髓挫伤模型模拟人类SCI；将hESC-SNPCs以五种不同浓度（10,000、50,000、100,000、200,000和400,000 cells/μl）移植至损伤部位；在移植12周后，通过组织学分析评估移植物填充程度、神经元分化（如TUJ1⁺神经元）、 graft axonal outgrowth 以及 host axonal ingrowth。

Graft filling

通过组织学分析发现，细胞移植剂量与移植物在损伤区域的填充程度呈正相关。较低剂量（10,000和50,000 cells/μl）仅部分填充损伤腔隙，而最高剂量（400,000 cells/μl）则实现了近乎完全的填充，表明高剂量移植可更好地修复损伤结构。

Neuronal differentiation

免疫组化结果显示，移植细胞成功分化为成熟神经元（表达TUJ1⁺等标志物）。神经元分化比例在所有剂量组中均较高，且不受剂量显著影响，说明hESC-SNPCs在不同剂量下均具有良好的神经元分化潜能。

Graft axonal outgrowth

移植物来源的轴突向外生长程度随剂量增加而增强。尤其是100,000 cells/μl及以上剂量组，轴突生长显著，延伸入宿主组织，提示该剂量可能足以支持神经回路的重建。

Host axonal ingrowth

宿主轴突向移植物内的生长情况也呈现剂量依赖性。在100,000 cells/μl及以上剂量组，观察到大量宿主5-HT⁺（5-羟色胺能）和CGRP⁺（降钙素基因相关肽能）轴突长入移植物，表明移植物与宿主组织形成了良好的整合。

研究结论表明，在大鼠脊髓损伤模型中，人源神经干细胞移植的最小有效剂量（MED）为100,000 cells/μl，该剂量足以促进移植物填充、轴突生长和宿主整合；最大耐受剂量（MTD）为400,000 cells/μl，在此剂量下未观察到明显毒性或过度增殖。这一剂量范围（100,000–400,000 cells/μl）为后续人类临床试验的剂量设计提供了直接参考。讨论部分强调，该研究不仅填补了转化医学中的关键空白，还证明了hESC-SNPCs移植的安全性与有效性，极大推动了神经再生治疗策略的临床转化进程。