移植精度为什么决定细胞疗法的成败

PD 是神经退行性疾病，主要累及大脑中的多巴胺能神经元，导致运动障碍。传统治疗多依赖药物缓解症状，难以修复已经发生的神经损伤。已建立的帕金森动物模型多围绕这一病理环节设计，而神经干细胞移植成为研究热点之后，移植成功率与细胞存活率，很大程度上取决于注射位点是否精确。

壳核与纹状**于大脑深部，体积有限，相邻结构的功能却不同。细胞若落在缺少投射通路的白质束中，既难以整合进宿主环路，也会增加局部占位带来的风险。研究者的关注点因此从"细胞做得好不好"逐步转向"细胞放得准不准"。

实时术中磁共振成像（real-time intraoperative MRI, RT-iMRI）能在手术进行的同时生成高分辨率三维图像，动态显示手术进展，用于确认手术器械与注射位点的位置。在食蟹猴研究中，接受 RT-iMRI 引导移植的个体，运动功能与神经恢复情况优于传统方法。

传统立体定向依赖预先采集的影像与脑图谱坐标推算靶点，术中颅骨位置、脑组织移位与脑脊液流失都会让实际位置偏离计划。个体间的颅形差异又无法通过放大样本量来抵消，误差只能被平均，不能被纠正。RT-iMRI 把确认动作挪到术中，用当次扫描的图像核对针尖，绕开了这一环节。

该研究使用人类诱导多能干细胞（iPSC）衍生的多巴胺能神经前体细胞（dopaminergic neuroprogenitor cells, DANPCs），经 RT-iMRI 引导输送至食蟹猴壳核（Putamen），以保证细胞进入目标脑区而非沿针道外渗。

九只食蟹猴的双侧壳核注射设计

图注：实验设计与时间线。九只食蟹猴接受壳核内注射载体（V）或细胞（C）；术后 7 天（V7、C7）或 30 天（V30、C30）完成一系列临床与行为学评估后安乐死。核磁共振兼容的立体定向框架被改为模块化设计，可适配不同大小的受试者与手术方法；输送使用核磁共振兼容的 Aspen Neuroscience 定制 SmartFlow Neuro 导管。

研究对九只食蟹猴进行免疫抑制处理，以模拟临床条件下的移植环境。异种来源的细胞进入猴脑后，会被宿主免疫系统识别并清除；免疫抑制的作用是压低这一反应，让存活率的数据反映细胞本身的状态，而不是排斥反应的强度。人用细胞治疗产品的临床方案同样包含免疫抑制环节，动物端的处理与之对应。

手术全程通过 RT-iMRI 监控脑内注射的每一个步骤，确认干细胞注入纹状体的预定位置。术中监控的对象不只是针尖，还包括注射后形成的液体分布区，术者可据此判断是否需要追加或调整深度。

细胞准备与双轨路径

DANPCs 悬浮于含有 MRI 对比剂 gadoteridol 的载体溶液中。每只食蟹猴的左右大脑半球分别接受两条针轨的注射，沿背侧与腹侧路径向纹状体递送不同剂量的细胞悬液。对比剂使注射范围在影像上可见，术者据此判断分布是否符合计划。

两条针轨的设计对应壳核的解剖形态。单针单点难以覆盖目标体积，多点、多深度递送可在不增加穿刺次数过多的前提下扩大覆盖范围。

2.5 µL/min 如何控制回流

RT-iMRI 允许研究者术中实时确认导管定位与细胞分布情况，避免传统方法因定位偏差导致的细胞外渗或组织损伤。注射速率控制在 2.5 µL/min，可减少液体沿针道的回流，使细胞沉积在目标区域，而不是被推回针道。

慢速注射还有一层作用。细胞悬液在压力梯度下沿组织间隙扩散，速率越低，分布越接近目标体积的形状；速率过高则容易在针尖附近形成局部高压，沿阻力较低的针道返流，既损失细胞，也让实际分布偏离计划。

图注：术中核磁共振引导细胞移植到特定脑区的过程，以及移植细胞在术后 30 天的存活与分布。术后 30 天，在三个冠状面水平检测到 STEM121 阳性的人类细胞，方框区域的高倍图像更清晰地显示其分布。

组织学证据：STEM121 与移植细胞存活

所有食蟹猴均完成双侧纹状体的细胞注射，RT-iMRI 确认注射位置准确无误。术后 7 天与 30 天的组织学分析显示，注射的多巴胺神经祖细胞在纹状体内存活并开始分化，表现出整合与神经纤维延展的迹象。

免疫组织化学染色证实人类细胞特异性标记物 STEM121 呈阳性表达，表明移植细胞在大脑中存活，并沿注射轨迹分布。由于 STEM121 只标记人源细胞，阳性信号可以与宿主组织明确区分，避免把内源性神经元误计为移植物；这一区分在异种移植研究里是判断存活的前提条件，缺少它，任何计数都失去意义。

图注：不同治疗组壳核中 STEM121 表达的差异，用于评估细胞移植的疗效与细胞存活的持久性。A 为载体治疗 7 天（V7-1）、B 为细胞治疗 7 天（C7-2）、C 为细胞治疗 30 天（C30-1）的冠状脑切片，均经 STEM121 免疫染色与尼氏复染；a、b、c 为对应方框区域的高倍图像，黑色箭头指向 STEM121 阳性纤维。

7 天与 30 天两个时间点的切片对照，反映的是信号沿针道延伸的形态变化，而不只是"有没有细胞"。尼氏复染提供的是组织结构参照，使阳性信号能落在具体的核团与白质束边界上，避免把针道周围的非特异着色误判为存活细胞。对细胞治疗项目而言，这类时间点设计比单一终点更能区分细胞是存活、迁移，还是仅仅残留。

观察期止于术后 30 天，这是一个需要读进去的边界。30 天内能回答"细胞是否存活、是否沿轨迹分布"，但无法回答长期存活率、是否形成功能性连接、以及是否出现迟发性占位。后续研究仍需更长的随访与电生理、行为学的联合验证。

导航与递送：平台侧的配套能力

上述研究依赖的不只是成像序列，还包括一整套能在大动物颅骨上重复定位的硬件。浦灵生物引进了 Clearpoint Brain Navigation 系统（RT-iMRI），并集成了适用于非人灵长类的 Orchestral Head Frame，以及使用对流增强输送（CED）技术绕过血脑屏障的 SmartFlow 套管。

导航系统解决"针在哪里"，头架解决"头不动"，套管解决"药往哪去"。三者缺一，术中影像都会退化成事后确认：头架固定不稳，扫描与注射之间坐标就漂移；套管与组织匹配不好，压力分布随之改变。

浦灵生物的 CNS 平台融合了 RT-iMRI、CT、DSA 和超声等技术，构建了高精度的导航与递送系统，提升了脑部给药的成功率以及神经外科手术的精准度和安全性。这些能力需要与已有的非人灵长类CNS模型配套，才能形成从造模、给药到评价的完整链条。

图注：纹状体注射药物过程，一边注射一边扫描。

给药与扫描同步进行，意味着分布范围在注射尚未结束时就能被看到，参数也还有调整余地。对需要在多个核磁层面完成注射的研究，这种即时反馈比术后复核更能减少返工，也让同一动物在不同时间点的坐标具备可比性，长期随访的数据因此更容易串联。

模型谱系与可延伸的研究场景

浦灵生物已建立帕金森病（PD）、脑缺血（MCAO）、癫痫、疼痛等多种中枢神经系统疾病模型，均以食蟹猴为载体。结合 RT-iMRI，研究人员能够在这些模型上进行精准的药物递送与干预，例如在 PD 模型中把药物递送至目标脑区，评估疗效并研究作用机制；在食蟹猴MCAO模型中实时监测缺血区域的变化，评价神经保护药物的疗效。

模型与递送技术的关系是双向的。稳定的模型让递送误差更容易被识别，可重复的递送又让不同模型、不同批次之间的比较得以成立。对需要跨脑区、跨时间点给药的长期研究，术中影像带来的一致性，往往比单次注射的精度更影响结论。

对计划进入临床的细胞治疗或基因治疗项目，临床前阶段需要回答的问题集中在三处：目标区域是否被覆盖、移植细胞或载体的分布能否量化、以及个体之间能否复现。RT-iMRI 提供的术中图像，正好对应这三点所需的证据。

细胞与载体的递送逻辑并不相同。细胞需要的是足够的存活空间与血管化环境，载体需要的是沿着组织间隙的均匀铺展；前者怕针尖局部压力过高造成机械损伤，后者怕分布不均导致局部浓度过低。同一套导航系统，在两类研究里的参数设置因此会有差别。

这些差别终究会落到数据上：覆盖体积、分布均匀度、以及不同个体同一靶点的坐标离散程度。把这三项作为交付指标，比只报告"注射成功"更能说明一次给药的实际质量。

Emborg M E, Mancinelli A, Colwell J C, et al. Preclinical evaluation of transaxial intraputaminal trajectory for enhanced distribution of grafted cells in Parkinson's disease[J]. Journal of Neurosurgery, 2024, 1(aop): 1-13. DOI: https://doi.org/10.3171/2024.4.JNS24367

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