一种iPSC来源的神经祖细胞疗法治疗亚急性脊髓损伤：一项长期随访的1期临床试验

《Nature Medicine》：An iPSC-derived neural progenitor cell therapy for subacute spinal cord injury: a phase 1 trial with long-term follow-up

　　

脊髓损伤（SCI）导致不可逆的运动和感觉缺陷，目前尚无疗法能恢复受损的神经回路。先前研究表明，诱导多能干细胞（iPSC）来源的神经干细胞/祖细胞（NS/PCs）移植在亚急性SCI的临床前模型中恢复了运动功能；然而，该疗法在人类中的安全性仍未知。在此，研究人员报告了一项首次人体、开放标签研究的结果，该研究对四名亚急性颈椎完全性SCI患者进行了iPSC-NS/PC移植。主要安全性终点已达成，在2-4年随访期间未观察到肿瘤形成或移植物相关不良事件，且影像学显示移植物部位稳定。探索性疗效作为次要终点进行评估。从基线（伤后2周）到第52周，国际脊髓损伤神经分类标准（ISNCSCI）运动评分的中位数改善为13分（范围10-40），其中两名患者在美国脊髓损伤协会损伤量表（AIS）上有所改善（A级→C级和A级→D级）。这些改善在数值上大于在注册队列中观察到的自发恢复。本研究提供了临床证据，表明在短期免疫抑制下，将人iPSC-NS/PCs移植到受损脊髓中是可行且安全的，这些发现支持进一步的临床评估。该试验注册于UMIN000035074、UMIN000050104和jRCTa031190228。

**论文解读：iPSC来源的神经祖细胞治疗亚急性脊髓损伤的首次人体试验**

**研究背景与目的**

脊髓损伤（SCI）导致不可逆的神经连接中断，引发瘫痪和终身残疾。人类脊髓的固有再生能力有限，恢复受损神经回路仍是神经科学和再生医学领域未满足的重大临床挑战。全球超过2000万人受SCI相关残疾影响，且随着人口增长和老龄化，这一数字预计将增加。尽管急性期管理的进步提高了生存率，但目前的标准治疗，包括手术减压、稳定和康复，无法重建受损的神经回路，且尚无获批疗法能显著恢复神经功能。近年来，干细胞生物学进展使生成人诱导多能干细胞（iPSC）来源的神经干细胞/祖细胞（iPSC-NS/PCs）成为可能。在临床前研究中，移植的人iPSC-NS/PCs促进了啮齿动物和非人灵长类动物亚急性SCI模型的功能性运动恢复。移植后，iPSC-NS/PCs主要分化为神经元（包括谷氨酸能神经元和一部分γ-氨基丁酸（GABA）能神经元）、星形胶质细胞和少突胶质细胞系细胞，促进髓鞘再生并减轻脊髓萎缩。化学遗传学操作和体内活动成像表明，移植物来源的神经元表现出与宿主神经回路耦合的活动，且增强移植物神经元活动可增强与宿主回路的突触相互作用并改善功能恢复。此外，移植细胞分泌神经营养和血管生成因子，支持神经元存活、轴突生长和组织修复。鉴于多能干细胞来源产品相关的安全性担忧，特别是异常增殖风险，研究人员进行了广泛的临床前研究，包括纯化策略以消除致瘤细胞，以及严格的质量控制标准以排除基因组不稳定性或致瘤潜力。这些研究为临床转化提供了依据。本研究是一项首次人体临床试验，旨在评估在亚急性完全性SCI患者中移植iPSC-NS/PCs的安全性和探索性神经学结局，论文发表在《Nature Medicine》。

**主要关键技术方法**

研究人员采用的主要关键技术方法包括：在GMP条件下，使用来自京都大学iPS细胞研究所的整合病毒-free人iPSC系（从日本人群常见HLA单倍型纯合子的健康供体脐带血细胞建立），通过胚胎小体方法分化为NS/PCs，并经过严格质量标准检验（包括形态、表型标志物、分化能力、纯度、染色体正常性和无致瘤相关基因突变）。移植前，细胞经γ-分泌酶抑制剂处理24小时以抑制Notch信号。在超声引导下，将2×10⁶个细胞缓慢注射到损伤脊髓中心。围手术期使用他克莫司进行短期免疫抑制（维持6个月后逐渐减停）。安全性评估包括系列MRI和全身¹⁸F-FDG PET。探索性疗效评估使用ISNCSCI运动评分、SCIM III、PainDETECT、NPSI和MAS。历史对照队列来自日本单中心脊髓损伤数据库（JSSCI-DB），包括52名符合研究纳入标准的AIS A级患者。

**研究结果**

**研究参与者和研究设计**：本研究在2021年12月至2023年11月期间对7名亚急性创伤性SCI个体进行筛查，其中4名符合条件并纳入。所有参与者均为男性，年龄26-66岁，神经损伤水平（NLI）在C4-C6之间，均为AIS A级。基线评估在伤后14天或知情同意后（以较晚者为准）进行。移植在伤后14-28天进行。主要终点是安全性，次要终点是探索性疗效。

**主要结局：安全性**：所有四名参与者均完成了52周干预期并纳入安全性分析。共记录84例不良事件（AE），包括一次严重AE（一过性高钾血症，考虑为取样误差，无症状自愈），但无归因于移植细胞的严重AE。两例与手术相关的中度AE（上呼吸道分泌物增多和脑脊液漏）。22例轻度或中度AE被认为与免疫抑制剂他克莫司相关，最常见的是低镁血症和尿路感染。52周内MRI和¹⁸F-FDG PET显示无异常细胞增殖的放射学证据。长期随访（2-4年）未发现迟发性严重AE、进行性神经功能恶化或肿瘤形成、异常增殖或移植物相关放射学异常。

**探索性疗效结局**：所有参与者神经和功能结局均有改善。ISNCSCI总运动评分从基线增加，中位数变化在伤后24周为7分，52周为13分。两名参与者AIS分级改善（A→C和A→D），50%（2/4）在52周时达到C级或更高。SCIM III评分也增加。感觉功能（轻触和针刺）改善。长期随访中运动功能基本稳定，AIS分级未变。

**与历史队列的运动恢复比较**：与JSSCI-DB历史队列（52名患者）相比，移植组在24周和52周的中位数运动评分改善（7和13分）大于历史队列的可用病例分析（5和7分）和LOCF分析（4和4分）。移植组中50%达到AIS C级或更高，而历史队列为12.0%（可用病例）和15.4%（LOCF）。这些比较提供背景参考，但需谨慎解释，因样本量小且存在患者选择差异。

**疼痛和痉挛评估**：所有参与者报告了不同程度的疼痛，但无持续性NRS评分≥5的疼痛，且均口服药物可控。在52周时，三名参与者出现轻度踝关节痉挛（MAS 1或1+），无≥2级痉挛，无需侵入性干预。

**免疫学评估**：HLA分型显示，患者1和4在六个主要位点至少与供体共享一个等位基因，患者2无匹配，患者3有一个匹配。HLA匹配程度与神经恢复无明显关联。MLR检测显示，患者1-3的刺激指数低于1，表明对供体细胞的淋巴细胞活化最小。

**讨论与结论**

本研究提供了首次人体证据，表明将人iPSC-NS/PC移植到受损脊髓在临床上是可行的，且在中短期内具有可接受的安全性。在四名参与者中，为期52周的干预期和长达4年的随访中，未观察到肿瘤形成或移植物相关AE，这支持了临床前研究的安全性特征，并为iPSC疗法在CNS的临床应用奠定了基础。然而，重要机制问题仍未解决，例如移植物存活、分化和功能整合无法直接证明，这是CNS移植研究的固有局限性。免疫学评估显示MLR中淋巴细胞活化最小，与低免疫原性一致。尽管HLA匹配在异体器官移植中通常有利，但在CNS iPSC衍生神经移植中的必要性仍不明确。本研究中未观察到HLA匹配程度与临床结局的明确关联，也无免疫相关AE或排斥迹象，表明在短暂免疫抑制下，即使HLA匹配有限，移植也可能可行。所有参与者均观察到神经和功能改善，但鉴于研究设计和样本量小，这些变化不能归因于干预。与历史登记数据的比较提供了临床背景，但不能建立因果关系。值得注意的是，在脊髓结构相对保留的患者中观察到更大的改善，这与临床前发现一致，表明残余神经网络可能有助于恢复，但也符合自发恢复模式。研究人员指出，如果恢复受残余神经网络影响，细胞移植策略可能需要根据损伤严重程度进行调整。在过去二十年中，多种SCI细胞移植方法在人体研究中显示了可行性和安全性，但尚未确定一致的疗效。本研究的区别在于证明了在标准化条件下，质量控制的iPSC衍生细胞产品可以安全地递送到人类脊髓。iPSC衍生疗法的优势在于伦理可接受性、稳定供应和可扩展性，而非早期临床疗效。本研究为未来对照试验提供了实践基础。同时，该方法需要侵入性髓内递送和短暂免疫抑制，其临床开发最终将取决于在适当对照研究中证明疗效和可接受的风险-获益比。

**结论**：这项涉及四名亚急性完全性SCI参与者的首次人体临床研究表明，在短暂免疫抑制下，人iPSC-NS/PCs移植可以安全进行，在长达约2-4年的随访中未观察到肿瘤形成、移植物相关AE或意外神经功能恶化。尽管本研究并非旨在或不足以确定疗效，但它为后续旨在确定iPSC-NS/PC移植是否能带来持久且有临床意义的功能结局的对照试验提供了必要基础。这些发现支持iPSC衍生细胞疗法治疗SCI的临床转化。