帕金森病 (PD) 是第二種最常見的神經(jīng)退行性疾病，也是細(xì)胞療法的主要目標(biāo)。事實(shí)上，自1980年代以來，流產(chǎn)的胎兒組織已被用作此類療法的供體材料。

然而，這些細(xì)胞療法存在一些問題，例如供體材料供應(yīng)短缺、組織質(zhì)量不穩(wěn)定以及倫理限制。

干細(xì)胞技術(shù)的進(jìn)步使得多能干細(xì)胞生產(chǎn)供體細(xì)胞規(guī)模無限、質(zhì)量穩(wěn)定、倫理問題少。幾個研究小組已經(jīng)制定了以臨床兼容的方式從多能干細(xì)胞中誘導(dǎo)多巴胺神經(jīng)祖細(xì)胞的方案，并在非臨床研究中證實(shí)了有效性和安全性。

基于這些非臨床研究的結(jié)果，多項(xiàng)多能干細(xì)胞療法治療帕金森病的臨床試驗(yàn)已經(jīng)開始。在免疫排斥的背景下，有幾種基于干細(xì)胞的治療模式：自體移植、無需人類白細(xì)胞抗原匹配的同種異體移植和有匹配的同種異體移植。

日本京都大學(xué)iPS細(xì)胞研究與應(yīng)用中心臨床應(yīng)用系在這篇小型綜述中，討論了干細(xì)胞治療帕金森病的幾個實(shí)用要點(diǎn)。

介紹

帕金森病 (PD) 是第二種最常見的神經(jīng)退行性疾病，在老年人中尤為常見。左旋多巴藥物治療是帕金森病的標(biāo)準(zhǔn)治療方法，但隨著病情的進(jìn)展其初始療效逐漸下降。

在這些情況下，增加左旋多巴劑量是一種選擇，但會增加副作用的風(fēng)險(xiǎn)，例如開關(guān)現(xiàn)象、消退和運(yùn)動障礙。深部腦刺激 (DBS) 是中期PD患者的一種選擇。運(yùn)動鍛煉也是一種標(biāo)準(zhǔn)治療方法。然而，所有這些PD療法都是有癥狀的。另一方面，基于干細(xì)胞的PD療法是本綜述的主要興趣，它有可能延緩或逆轉(zhuǎn)疾病的進(jìn)展。

帕金森病細(xì)胞療法概述

PD在組織學(xué)上以黑質(zhì)中的中腦多巴胺神經(jīng)元變性為標(biāo)志。中腦多巴胺神經(jīng)元將神經(jīng)突延伸至殼核和尾狀核，在那里它們釋放多巴胺作為神經(jīng)遞質(zhì)，但由于變性，殼核的多巴胺水平在PD中降低。

在PD的細(xì)胞療法中，供體多巴胺能祖細(xì)胞通常通過異位移植注入殼核，在那里它們與宿主神經(jīng)元形成局部神經(jīng)回路并變得有功能。還嘗試通過同位移植將多巴胺能神經(jīng)祖細(xì)胞移植到黑質(zhì)。然而，盡管黑質(zhì)中一些存活的供體神經(jīng)元將神經(jīng)突延伸至殼核，但功能益處不如異位移植。

我們關(guān)于PD細(xì)胞療法的大部分知識都是基于以前流產(chǎn)的胎兒黑質(zhì)移植的臨床經(jīng)驗(yàn)。許多實(shí)驗(yàn)室都在未成熟祖細(xì)胞階段移植供體細(xì)胞。這些細(xì)胞在移植區(qū)域存活、成熟并延伸神經(jīng)突，與宿主神經(jīng)元建立突觸連接，這一現(xiàn)象需要一些時間。事實(shí)上，許多體內(nèi)研究表明功能恢復(fù)在移植后幾個月開始。根據(jù)胎兒黑質(zhì)移植的臨床報(bào)告，受者的癥狀在4年多的時間里逐漸恢復(fù)，然后趨于平穩(wěn)。

從多能干細(xì)胞誘導(dǎo)多巴胺神經(jīng)元

許多研究小組已經(jīng)制定了從多能干細(xì)胞中誘導(dǎo)中腦多巴胺能祖細(xì)胞的方案。

現(xiàn)在，大多數(shù)方案使用小分子來抑制BMP和TGF-β/Activin/Nodal通路來指定神經(jīng)命運(yùn)，即所謂的雙重SMAD抑制。為了誘導(dǎo)中腦多巴胺祖細(xì)胞起源的底板，Sonic hedgehog (SHH) 信號被激活，Wnt信號被GSK3抑制劑正常調(diào)節(jié)。為了純化所需的細(xì)胞群，采用了使用特定抗體（例如CORIN和LRTM1）的細(xì)胞分選技術(shù)。

移植方式

在細(xì)胞療法中通常應(yīng)考慮免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn)。雖然大腦一直被認(rèn)為是免疫特權(quán)的部位，但這個概念正在重新審視。以往胎兒細(xì)胞移植的臨床經(jīng)驗(yàn)表明，使用免疫抑制劑可改善結(jié)果。基于干細(xì)胞的移植在免疫排斥的情況下提供了幾種模式：自體移植（圖1A）、無人類白細(xì)胞抗原匹配的同種異體移植（圖1B）、具有匹配的同種異體移植（圖1C）、最后是“通用”多能干細(xì)胞的應(yīng)用（圖1D)。

通用多能干細(xì)胞描述的多能干細(xì)胞經(jīng)過基因編輯，因此它們的HLA分子表達(dá)已被抑制或敲除。這一特性使它們能夠逃避宿主主要的HLA相關(guān)免疫反應(yīng)，但也需要考慮與NK細(xì)胞和次要抗原相關(guān)的免疫反應(yīng)。

為了最大限度地減少NK細(xì)胞反應(yīng)，已報(bào)道了幾種策略。最終，這些通用供體細(xì)胞有望達(dá)到臨床應(yīng)用，因?yàn)閺睦碚撋现v，它們最適合避免移植物相關(guān)的免疫反應(yīng)。與此同時，基于多能干細(xì)胞的PD療法的唯一臨床試驗(yàn)使用了帶有免疫抑制劑的同種異體移植或自體移植。

• A使用患者自身的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSC) 進(jìn)行自體移植。
• B使用來自健康供體或人類胚胎干細(xì)胞的iPSC進(jìn)行同種異體移植，無需HLA單倍型匹配。
• C使用HLA匹配的iPSC進(jìn)行同種異體移植。
• D使用經(jīng)過基因編輯以敲低HLA分子的“通用細(xì)胞”進(jìn)行同種異體移植

帕金森病細(xì)胞療法的臨床實(shí)踐

手術(shù)適應(yīng)癥

由于藥物可有效控制PD早期的癥狀，因此不建議在這些情況下進(jìn)行新的干預(yù)。通過針對重點(diǎn)患者的臨床試驗(yàn)確認(rèn)新干預(yù)措施的安全性和有效性后，應(yīng)逐步擴(kuò)大手術(shù)適應(yīng)癥。以前流產(chǎn)胎兒移植臨床研究的報(bào)告和經(jīng)驗(yàn)可以幫助確定哪些患者將從細(xì)胞療法中受益。

因此，細(xì)胞療法對超晚期PD希望較小。當(dāng)患者仍然對左旋多巴有反應(yīng)時，即突觸后神經(jīng)元得以保留并且可以對釋放的多巴胺產(chǎn)生反應(yīng)時，細(xì)胞療法被認(rèn)為是一個很好的適應(yīng)癥。

在日本進(jìn)行的一項(xiàng)由研究者發(fā)起的臨床試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)包括患者年齡50-70歲，病程5年以上，Hoehn和Yahr分期≥IIIat off period and≦III at on period，左旋多巴反應(yīng)超過30%。應(yīng)考慮患者的一般情況，因?yàn)榛颊咝枰惺苁中g(shù)和之后的免疫抑制。特別是，應(yīng)仔細(xì)考慮對感染或腎功能不全的易感性，因?yàn)檫@些情況可能會限制免疫抑制劑的使用。

立體定向手術(shù)

供體細(xì)胞通過移植針以細(xì)胞懸液或細(xì)胞團(tuán)的形式直接注射到大腦中。在日本的臨床試驗(yàn)中，細(xì)胞在細(xì)胞分選后培養(yǎng)兩周形成團(tuán)塊，無需解離即可移植。對于PD，可將用于DBS的類似立體定向腦外科手術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用于目標(biāo)部位的細(xì)胞注射。

移植細(xì)胞數(shù)

以前關(guān)于流產(chǎn)胎兒移植的尸檢大腦的報(bào)告顯示，需要在單側(cè)紋狀體中存活43,000-138,000個多巴胺能神經(jīng)元才能改善癥狀。

由于人腦中有25萬個多巴胺能神經(jīng)元投射到一個putamen，細(xì)胞治療的目標(biāo)是支配約一半的數(shù)量，或10萬個移植的多巴胺能神經(jīng)元。承認(rèn)這個數(shù)量的細(xì)胞必須存活，移植所需的細(xì)胞數(shù)量是逆向工程，取決于供體群體的純度、存活率和宿主大腦的環(huán)境。

我們小組將人類iPSC衍生的多巴胺能祖細(xì)胞移植到猴腦中，2年后對大腦進(jìn)行組織學(xué)檢查。單側(cè)移植了約240萬個細(xì)胞，平均有64000±49000個多巴胺能神經(jīng)元存活。中腦黑質(zhì)的多巴胺能神經(jīng)元在PD中受到影響，是大腦中神經(jīng)元總數(shù)中非常小的一部分。

由于這種療法的細(xì)胞數(shù)量比心臟、肌肉或肝臟的細(xì)胞療法所需的數(shù)量小得多，因此PD是基于細(xì)胞療法的再生醫(yī)學(xué)的一個合適的初始目標(biāo)。

供體細(xì)胞的質(zhì)量控制

為確保最佳療效并避免細(xì)胞治療的風(fēng)險(xiǎn)，需要通過適當(dāng)?shù)牟呗詠砜刂乒w細(xì)胞的質(zhì)量。對于基于多能干細(xì)胞的方法，質(zhì)量控制 (QC) 在每個階段進(jìn)行：未分化細(xì)胞、分化過程中的細(xì)胞和最終細(xì)胞產(chǎn)物。有必要檢查形態(tài)學(xué)、多能標(biāo)記、感染性和毒性。此外，可能期望分析遺傳和表觀遺傳突變以評估腫瘤發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

腫瘤發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)可分為以下幾類： 

• (i) 由基因或染色體突變引起的惡性腫瘤發(fā)生，即所謂的腫瘤發(fā)生；
• (ii) 由于殘留的未分化細(xì)胞形成畸胎瘤，或可能形成源自不需要的細(xì)胞的另一種組織成分；
• (iii) 由過于不成熟的神經(jīng)細(xì)胞引起的神經(jīng)過度生長。在日本臨床試驗(yàn)最終細(xì)胞產(chǎn)物的QC中，多巴胺祖細(xì)胞（FOXA2/TUJ1）、未分化細(xì)胞（POU5F1、LIN28、OCT3/4/TRA2-49/6E）、早期神經(jīng)標(biāo)志物（SOX1/PAX6）進(jìn)行了分析。

在日本試驗(yàn)的臨床前研究中，將通過QC測試的供體細(xì)胞移植到動物體內(nèi)，并經(jīng)過長期觀察確認(rèn)其安全性。

免疫抑制

先前針對PD的流產(chǎn)胎兒移植臨床試驗(yàn)包括來自多次流產(chǎn)的具有多種 HLA單倍型的組織的混合物。在這些試驗(yàn)中，通常使用三聯(lián)免疫抑制方案，即環(huán)孢菌素、潑尼松龍和硫唑嘌呤。即便如此，免疫耐受僅在移植后1至2年建立，免疫抑制藥物治療在移植后2至3年停止。

上述在日本進(jìn)行的基于iPSC的試驗(yàn)僅使用一個細(xì)胞系，該細(xì)胞系在日本表達(dá)最常見的HLA單倍型；因此，與過去的胎兒移植相比，它不太可能引起免疫反應(yīng)。因此，在試驗(yàn)中使用了單一藥物他克莫司的免疫抑制。

此外，使用易位蛋白 (TSPO) 示蹤劑的PET掃描用于監(jiān)測移植物衍生的炎癥反應(yīng)，因?yàn)門SPO是一種在活化的小膠質(zhì)細(xì)胞中積聚的示蹤劑，可以捕獲大腦中的炎癥。事實(shí)上， TSPOPET可以檢測猴腦中移植物衍生的炎癥反應(yīng)。然而，他克莫司有副作用，例如增加癌癥和糖尿病的發(fā)病率、腎功能不全和易感染；因此，需要經(jīng)常監(jiān)測其血液濃度。

未來展望

有必要進(jìn)一步開發(fā)和研究以將細(xì)胞療法擴(kuò)展為PD的標(biāo)準(zhǔn)治療方法。為了穩(wěn)定地提供大量的“細(xì)胞產(chǎn)品”，需要在完全封閉的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)細(xì)胞處理的自動化。不易發(fā)生免疫反應(yīng)的通用細(xì)胞正在被開發(fā)為細(xì)胞療法，不僅適用于帕金森病，也適用于其他疾病和其他器官。隨著更多的技術(shù)突破，自體細(xì)胞可以以更低的成本高效制備。

因此，在未來，細(xì)胞療法有望與藥物、DBS和運(yùn)動鍛煉一起成為標(biāo)準(zhǔn)的PD治療（圖2）。

• PD是一種進(jìn)行性疾病。現(xiàn)有的治療選擇包括藥物治療、DBS和運(yùn)動鍛煉，但都是對癥治療。PD的細(xì)胞療法有望成為未來的標(biāo)準(zhǔn)治療選擇，可以阻止或逆轉(zhuǎn)疾病進(jìn)展。

結(jié)論

基于多能干細(xì)胞的PD療法的臨床應(yīng)用已經(jīng)開始。在最初的臨床試驗(yàn)顯示出安全性并經(jīng)過多次改進(jìn)后，PD的細(xì)胞療法將成為未來的標(biāo)準(zhǔn)臨床選擇。

參考資料：Morizane, A. 用誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞治療帕金森病。 炎癥再生劑 43 , 16 (2023)。https://doi.org/10.1186/s41232-023-00269-3

免責(zé)說明：本文僅用于傳播科普知識，分享行業(yè)觀點(diǎn)，不構(gòu)成任何臨床診斷建議！杭吉干細(xì)胞所發(fā)布的信息不能替代醫(yī)生或藥劑師的專業(yè)建議。如有版權(quán)等疑問，請隨時聯(lián)系我。