人源iPSC来源脊髓神经前体细胞通过分化与微环境调控促进脊髓损伤小鼠感觉运动功能恢复

本研究针对脊髓损伤(SCI)后神经再生受限和微环境恶化的临床难题，开发了由诱导多能干细胞(iPSC)分化的脊髓神经前体细胞(spNPGs)移植疗法。通过单细胞测序技术解析细胞分化轨迹，证实移植后的spNPGs在NOD-SCID小鼠损伤部位分化为运动神经元(MN)和中间神经元(V2/dl4)，同时调控小胶质细胞向M2型极化，促进轴突再生和髓鞘形成，显著改善运动功能评分(BMS)。该研究为干细胞治疗SCI提供了兼具神经替代与免疫调节作用的双效策略。

　　

脊髓损伤如同中枢神经系统的"电路中断"，不仅造成神经元死亡，更会引发炎症风暴和胶质瘢痕形成的恶性循环。尽管干细胞移植被视为最有希望的修复策略，但传统神经干细胞(NSC)存在分化方向不可控、免疫排斥等问题。Xuanbao Yao团队在《Cell Death and Disease》发表的研究，通过创新性地利用具有后段脊髓特性的神经中胚层前体细胞(NMP)分化路径，成功获得高纯度脊髓神经前体细胞(spNPGs)，为重建神经环路提供了精准的"种子细胞"。

研究团队运用三大关键技术：1) 建立iPSC向spNPGs的分化体系，通过NMP阶段诱导获得HOXB4⁺OLIG2⁺的脊髓特异性前体细胞；2) 采用10X Genomics单细胞/单核测序技术追踪体外分化轨迹和移植后细胞命运；3) 在NOD-SCID小鼠T10挫伤模型中评估细胞治疗效果，结合生物发光成像、行为学测试(BMS评分、梯架实验)和免疫组化分析。

生成与表征可移植的脊髓神经前体细胞

通过抑制中胚层分化信号，研究者将iPSC定向诱导为表达SOX2⁺PAX6⁺的spNPGs，流式检测显示其纯度达86-97%。这些细胞在体外可分化为具有电生理活性的运动神经元(ISL1⁺ChAT⁺)，能产生频率达12Hz的动作电位(图1E-H)。

单细胞图谱揭示分化轨迹

scRNA-seq绘制了从iPSC到spNPCs的动态图谱：第3天NMPs同时表达神经标志物SOX2和中胚层标志物TBXT；第12天形成以运动神经元前体(pMN)和V2中间神经元前体(pV2)为主的群体(占77.8%)；至第18天成熟为表达HOXB9的脊髓神经元(图2C-D)。

移植细胞促进功能恢复

活体成像证实移植细胞存活超过5周。行为学测试显示，spNPGs组小鼠后肢运动评分(BMS)从第3周起显著改善，网格攀爬正确步数增加75%(图3C-F)。值得注意的是，细胞存活量与运动功能呈正相关(R=0.75)。

重建神经环路的多维证据

snRNA-seq分析发现移植细胞分化为三类神经元：支配精细运动的dl4抑制性中间神经元(29.4%)、调控运动节律的V2兴奋性中间神经元(11%)以及支配肌肉的运动神经元(16%)。免疫荧光证实这些细胞与宿主神经元形成突触连接(图4E-F)。

微环境的重编程作用

Western blot显示spNPGs显著提升M2型小胶质细胞标志物Arg1表达(4.3倍)，同时降低A1型星形胶质细胞标志物C3水平。这种免疫调节作用伴随神经丝蛋白(NFH)和髓鞘碱性蛋白(MBP)表达上调，提示微环境改善促进轴突保护(图5-7)。

该研究突破性地证明：1) 通过NMP途径可获得具有明确后段脊髓特性的spNPGs；2) 移植细胞通过"神经替代-免疫调节"双机制发挥作用，其中dl4中间神经元的分化是首次报道；3) 单细胞技术为干细胞治疗提供了精准的质量控制手段。这种既能重建神经环路又能改善"土壤环境"的策略，为临床转化提供了新思路，尤其对解决慢性SCI的胶质瘢痕难题具有重要启示。