帕金森病 (PD) 是最常見、最復(fù)雜的神經(jīng)退行性疾病之一，影響約0.3%的普通人群和1%–2%的65歲以上人群，其患病率在未來幾年內(nèi)將增加一倍或三倍隨著發(fā)達(dá)國家人口老齡化的數(shù)十年。人口老齡化帶來了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，影響患者及其家人的生活質(zhì)量，并給支持他們的醫(yī)療保健系統(tǒng)帶來壓力。

PD的標(biāo)志之一是黑質(zhì)致密部 (SNpc) 中的多巴胺能神經(jīng)元進(jìn)行性喪失，導(dǎo)致基底神經(jīng)節(jié)內(nèi)多巴胺缺乏，并出現(xiàn)典型的帕金森病運(yùn)動(dòng)癥狀（例如運(yùn)動(dòng)遲緩、震顫和強(qiáng)直），如以及許多非運(yùn)動(dòng)癥狀（例如抑郁、便秘、疼痛、泌尿生殖問題和睡眠障礙）。盡管多巴胺替代療法（例如左旋多巴或多巴胺激動(dòng)劑）仍然是帕金森病的一線治療方法，并且使許多患者受益匪淺，但由于療效下降和副作用增加（例如運(yùn)動(dòng)障礙），其治療窗受到限制。手術(shù)治療已被證明可以成功緩解帕金森病的某些癥狀。其中，深部腦刺激（DBS）通常用作一種非破壞性治療，通過在藥物治療無效時(shí)調(diào)節(jié)基底神經(jīng)節(jié)失調(diào)的輸出核，使PD患者的運(yùn)動(dòng)功能正?；１M管有效，但DBS也存在實(shí)際缺點(diǎn)，包括費(fèi)用較高、植入物感染的風(fēng)險(xiǎn)、植入硬件的腐蝕和/或遷移以及手術(shù)更換不可充電電池。

此外，還有一些與DBS可能的副作用相關(guān)的揮之不去的問題和擔(dān)憂，例如認(rèn)知惡化、言語障礙、抑郁、姿勢不穩(wěn)定和體重顯著增加。此外，這些治療方法僅提供對癥治療，到目前為止，沒有任何可用的治療方法能夠減緩、停止或逆轉(zhuǎn)疾病進(jìn)展。

多能干細(xì)胞（PSC）具有兩個(gè)顯著特征，即自我更新性和多能性，使它們能夠產(chǎn)生幾乎任何細(xì)胞類型。人類PSC有兩種主要類型：人類胚胎干細(xì)胞 (hESC) 和人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (hiPSC)。由于其獨(dú)特和非凡的功能，hESC和hiPSC都被認(rèn)為是疾病建模和藥物發(fā)現(xiàn)以及細(xì)胞移植方法的潛在工具。在過去的幾十年里，hPSC衍生的功能神經(jīng)元與內(nèi)源性神經(jīng)元的身份充分匹配，為PD的治療提供了關(guān)鍵進(jìn)展。

在這篇綜述中，我們將討論干細(xì)胞治療帕金森病的背景和最新進(jìn)展，涵蓋胎兒組織、hESC和hiPSC的使用。

帕金森病作為細(xì)胞治療的一個(gè)有前景的目標(biāo)疾病

PD是一種多因素神經(jīng)退行性疾病，由衰老、遺傳和環(huán)境因素復(fù)雜的相互作用引起。PD病理學(xué)的標(biāo)志是 SNpc中A9型中腦多巴胺能 (mDA) 神經(jīng)元 (mDAN) 以及含有α-突觸核蛋白的路易體和路易神經(jīng)突的逐漸喪失。這種損失導(dǎo)致的黑質(zhì)紋狀體多巴胺通路的漸進(jìn)性損傷被認(rèn)為是帕金森病主要運(yùn)動(dòng)癥狀的原因。這種理解引領(lǐng)了細(xì)胞療法的新時(shí)代，重點(diǎn)是用多巴胺產(chǎn)生細(xì)胞替代失去的多巴胺能神經(jīng)支配，包括來自異種或流產(chǎn)的人類胎兒組織的腹側(cè)中腦多巴胺神經(jīng)元作為細(xì)胞來源。大量積累的數(shù)據(jù)表明，胎兒細(xì)胞移植具有顯著且長期從PD病理中恢復(fù)的潛力，為細(xì)胞替代療法提供了“概念驗(yàn)證”。圖1）。

我們將在下面更詳細(xì)地討論干細(xì)胞療法治療帕金森病的從實(shí)驗(yàn)室到臨床的進(jìn)展。

從6-9周大的流產(chǎn)人類胚胎中獲得的胎兒腹側(cè)中腦細(xì)胞的移植為支持PD細(xì)胞替代療法提供了概念證明。然而，使用流產(chǎn)的人類胚胎引起了倫理和實(shí)際問題。人胚胎干細(xì)胞 (hESC) 是生產(chǎn)mDAP的替代和可再生細(xì)胞來源，但存在與長期維持相關(guān)的有害突變積累的風(fēng)險(xiǎn)，并且需要免疫抑制以防止移植排斥?？梢愿鶕?jù)質(zhì)量評估（例如，無致瘤性或毒性），并可作為治療PD患者的通用來源，盡管需接受免疫抑制方案。雖然源自患者體細(xì)胞的hiPSC可能是最佳細(xì)胞來源，允許自體細(xì)胞移植而不會(huì)出現(xiàn)任何免疫排斥問題，但它需要額外的時(shí)間和費(fèi)用。

開發(fā)帕金森病的干細(xì)胞治療方法

中腦胎兒細(xì)胞移植作為早期概念驗(yàn)證研究——教訓(xùn)和挑戰(zhàn)

Lindvall等人于20世紀(jì)80年代初進(jìn)行的開放標(biāo)簽研究。首先表明，將從胎齡8-9周流產(chǎn)的人類胚胎中獲得的人類胎兒中腦多巴胺能神經(jīng)元移植到PD患者的紋狀體中，可以在人腦中存活，并導(dǎo)致嚴(yán)重僵硬、運(yùn)動(dòng)遲緩、以及患者病情的波動(dòng)。這可能是通過恢復(fù)紋狀體多巴胺能傳遞而發(fā)生的，揭示了使用胎兒組織進(jìn)行細(xì)胞移植治療的前景。

隨后，類似的開放標(biāo)簽研究在世界范圍內(nèi)進(jìn)行，結(jié)果表明，一些患者在長達(dá)二十年的時(shí)間里獲得了癥狀緩解和正常多巴胺信號(hào)的恢復(fù)。幾項(xiàng)后續(xù)研究顯示，尸檢證據(jù)表明，移植的胎兒組織支配宿主紋狀體，并在移植后24年內(nèi)廣泛生長。

然而，兩項(xiàng)NIH資助的雙盲、假對照臨床試驗(yàn)的結(jié)果未能提供統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的改善，56名移植患者中有18名（32%）甚至出現(xiàn)不良反應(yīng)，大多是病因不明的移植物誘發(fā)的運(yùn)動(dòng)障礙。這種運(yùn)動(dòng)并發(fā)癥的一個(gè)可能的解釋來自對胎兒細(xì)胞移植患者的體內(nèi)成像研究，這些患者的結(jié)局不佳，顯示共同移植的血清素能神經(jīng)元釋放不受調(diào)節(jié)的多巴胺。

盡管最初對這種方法的熱情因這些不令人滿意的臨床結(jié)果而受到挫傷，并且隨后在2000年代初暫停了胎兒細(xì)胞移植，但從這些胎兒細(xì)胞移植研究中吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)表明，PD細(xì)胞治療策略的進(jìn)步可能會(huì)改善患者生活質(zhì)量的潛力。為了實(shí)現(xiàn)這一想法，該領(lǐng)域的多個(gè)團(tuán)體發(fā)起了“G-Force PD”聯(lián)盟，合作開發(fā)臨床應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化細(xì)胞移植程序。

據(jù)此，Roger Barker及其同事發(fā)起了一項(xiàng)新的歐洲試驗(yàn)，使用人類胎兒腹側(cè)中腦 (fVM) 組織，稱為 TRANSEURO (?www.transeuro.org.uk?)，為PD患者開發(fā)一種有效且安全的方法。盡管長期隨訪研究表明，一些最初進(jìn)行胎兒移植的患者獲得了持續(xù)的運(yùn)動(dòng)癥狀緩解，證明了細(xì)胞移植療法在治療PD中的功效。

用于同種異體移植的hESC衍生多巴胺細(xì)胞

從fVM細(xì)胞的臨床應(yīng)用中吸取的重要教訓(xùn)促使研究人員探索替代細(xì)胞來源，包括具有分化成多種細(xì)胞譜系能力的多種干細(xì)胞類型。多種干細(xì)胞類型已在體外和體內(nèi)得到鑒定和廣泛表征。

1981年小鼠胚胎干細(xì)胞 (ESC) 的分離和建立徹底改變了生物學(xué)研究，并因其無限的自我更新和多能分化潛力而引起了特別的興趣，能夠產(chǎn)生身體的任何細(xì)胞類型。隨后，湯姆森等人首先從人類囊胚中建立了 hESC 系，這種新的可擴(kuò)展細(xì)胞來源作為胎兒組織的替代品，開啟了臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化研究的新時(shí)代。

截至撰寫本文時(shí)，已有四項(xiàng)注冊臨床試驗(yàn)使用 hESC 衍生的多巴胺細(xì)胞或人孤雌生殖神經(jīng)干細(xì)胞作為移植治療的同種異體細(xì)胞來源（表格1）。其中，王等人于2017年啟動(dòng)了第一個(gè)使用hESC的臨床試驗(yàn)（NCT03119636）?；谧罱呐R床前動(dòng)物研究，美國Studer小組開展了一項(xiàng)1期臨床試驗(yàn)，以確定同種異體WA09 hESC衍生的mDA祖細(xì)胞 (mDAP) (MSKDA01) 治療晚期PD患者的安全性和有效性 (NCT04802733)?。

2017年，瑞典Malin Parmar團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃啟動(dòng)一項(xiàng)歐洲臨床試驗(yàn)（STEM-PD試驗(yàn)），使用源自人類ESC的同種異體mDAP（EudraCT 2021-001366-38）。盡管使用hESC進(jìn)行細(xì)胞替代治療具有潛在益處，但這些hESC 衍生細(xì)胞與胎兒組織是同種異體，需要免疫抑制以避免移植排斥。由于感染和副作用（例如發(fā)生惡性腫瘤）的風(fēng)險(xiǎn)增加，免疫抑制的條件和持續(xù)時(shí)間仍然存在爭議，潛在的有害影響有待確定。

用于自體/同種異體移植的hiPSC衍生多巴胺細(xì)胞

2006年，Takahashi和Yamanaka首次報(bào)道了他們的突破性工作，表明他們可以將終末分化的小鼠體細(xì)胞恢復(fù)到類似ESC的狀態(tài)，此后稱為“誘導(dǎo)多能干細(xì)胞”。這項(xiàng)研究后不久，山中伸彌的小組和其他兩個(gè)小組使用相同或相似的重編程因子組成功地從人類體細(xì)胞中產(chǎn)生了hiPSC，為生成患者特異性hiPSC提供了前所未有的可能性，而無需考慮與破壞人類胚胎以獲得人類ESC相關(guān)的倫理問題。hiPSC技術(shù)的出現(xiàn)為干細(xì)胞生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開創(chuàng)了一個(gè)令人興奮的新時(shí)代，也為人類“培養(yǎng)皿中的疾病”模型和藥物發(fā)現(xiàn)提供了一個(gè)有用的平臺(tái)。

盡管歷史較短，但使用基于自體hiPSC的個(gè)性化細(xì)胞療法的治療益處是顯而易見的。首個(gè)評估自體hiPSC衍生細(xì)胞潛力的臨床試驗(yàn)由日本小組于2014年發(fā)起。曼代等人首先將自體hiPSC來源的視網(wǎng)膜色素上皮（RPE）移植到視網(wǎng)膜下患有晚期新生血管性年齡相關(guān)性黃斑變性的患者中，據(jù)報(bào)道該治療可改善患者的視力，證明了自體細(xì)胞療法的潛力。截至撰寫本文時(shí)，已經(jīng)開展了3項(xiàng)使用hiPSC衍生細(xì)胞治療PD患者的臨床試驗(yàn)（表格1）。

其中，Schweitzer等人發(fā)表了一份開創(chuàng)性的病例報(bào)告。最近提出了自體細(xì)胞替代療法的里程碑，因?yàn)樗麄冋故玖嗽醋訮D患者特異性hiPSC (IND17145) 的mDAP自體移植的可行性。此外，另一項(xiàng)臨床試驗(yàn)于2019年啟動(dòng)，測試自體神經(jīng)干細(xì)胞對PD患者施用的功效（NCT03815071）。

然而，建立和表征患者特異性hiPSC的耗時(shí)費(fèi)力的過程和高昂的成本被認(rèn)為是個(gè)性化自體細(xì)胞替代療法應(yīng)解決的一大障礙。使用自體iPSC衍生細(xì)胞產(chǎn)品治療一名患者的費(fèi)用估計(jì)約為800,000美元?？朔@些限制的一種可能性是使用基于同種異體 iPSC的“現(xiàn)成”細(xì)胞療法。這些人類白細(xì)胞抗原 (HLA) 匹配的細(xì)胞產(chǎn)品可以從共享最常見HLA類型的健康捐獻(xiàn)者中建立，因此可以針對大量患者群體，這將顯著減少每次治療的時(shí)間和成本。

此外，冷凍保存可以進(jìn)行嚴(yán)格的臨床前研究，以確定將移植到人體中的hiPSC衍生細(xì)胞產(chǎn)品的批次特異性功效。此外，關(guān)鍵的安全問題，包括致瘤潛力、脫靶效應(yīng)以及與手術(shù)輸送設(shè)備的兼容性，可以通過在臨床試驗(yàn)前評估冷凍保存的mDAP的質(zhì)量來解決。與此相符的是，高橋日本發(fā)起了一項(xiàng)單組、非隨機(jī)、開放標(biāo)簽1/2期研究，以評估同種異體hiPSC衍生的冷凍保存mDAP（與宿主具有不同程度的HLA匹配）治療7名PD患者的安全性和有效性2018年（京都審判）（UMIN000033564）。然而，這些同種異體細(xì)胞移植需要患者接受免疫抑制劑藥物，以防止受者可能出現(xiàn)的免疫排斥反應(yīng)。

hPSC衍生的mDAP臨床使用需要考慮的關(guān)鍵因素

為了充分發(fā)揮基于hPSC的PD細(xì)胞療法的潛力，移植細(xì)胞的安全性和有效性應(yīng)該保持一致。應(yīng)用hPSC衍生的mDAP作為治療PD患者的通用治療方法存在一些關(guān)鍵問題，如下所述：

自體干細(xì)胞與異體干細(xì)胞作為初始細(xì)胞來源

一般來說，所有用于臨床作為帕金森病患者長期治療的細(xì)胞產(chǎn)品都需要比用于發(fā)育和機(jī)制研究的細(xì)胞更高的安全水平。主要應(yīng)通過避免使用可能有害的病毒制劑和可整合或破壞宿主生理機(jī)能的遺傳物質(zhì)來確保移植細(xì)胞來源的安全。細(xì)胞移植治療的第一步是識(shí)別和選擇良好的干細(xì)胞來源，這需要考慮許多因素，包括 hPSC的基因組完整性。使用已充分表征的hESC系（例如WA09hESC系）可能有利于同種異體細(xì)胞移植的目的，因?yàn)槎陙碓S多研究人員已在基礎(chǔ)和臨床前研究中使用并充分表征了這些細(xì)胞系。

衍生用于移植的適當(dāng)多巴胺細(xì)胞類型

從hPSC中選擇性產(chǎn)生特定的mDA神經(jīng)元群是hPSC衍生物臨床應(yīng)用于PD患者需要考慮的另一個(gè)問題。

最佳細(xì)胞數(shù)

確定要植入的最佳細(xì)胞數(shù)量是PD細(xì)胞移植治療中應(yīng)考慮的另一個(gè)關(guān)鍵因素，因?yàn)檫@可能因細(xì)胞類型和活力、給藥途徑以及癥狀緩解程度而異。

hPSC衍生細(xì)胞移植物的安全性

移植細(xì)胞中未分化PSC的潛在致瘤風(fēng)險(xiǎn)是與轉(zhuǎn)化干細(xì)胞治療相關(guān)的主要問題之一。

對移植細(xì)胞的免疫反應(yīng)

移植細(xì)胞/組織被宿主免疫反應(yīng)排斥的可能性是干細(xì)胞移植治療帕金森病的另一個(gè)主要障礙和擔(dān)憂。如上所述，宿主免疫反應(yīng)是影響同種異體細(xì)胞移植的主要障礙之一，異體細(xì)胞移植與自體移植有根本的不同。

移植患者分層

細(xì)胞替代療法的成功臨床結(jié)果取決于接受者黑質(zhì)紋狀體多巴胺能系統(tǒng)的完整性。由于移植物在宿主紋狀體中的適當(dāng)神經(jīng)再支配可能在PD功能恢復(fù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，因此移植前受體體內(nèi)應(yīng)存在功能充分的黑質(zhì)紋狀體系統(tǒng)。

未來發(fā)展方向

低免疫原性PSC衍生的mDAN的應(yīng)用

考慮到PSC衍生細(xì)胞治療PD的成功取決于植入的mDAN與宿主患者之間的免疫匹配，毫無疑問，自體 hiPSC提供了理想且無限的細(xì)胞來源，可用于無需免疫的患者特異性治療。拒絕的擔(dān)憂。然而，盡管其有用，但從患者特異性體細(xì)胞生成和表征自體hiPSC以及擴(kuò)增和表征足夠數(shù)量的這些hiPSC以用于治療用途的過程是耗時(shí)、費(fèi)力且昂貴的。

細(xì)胞和基因聯(lián)合治療

除了細(xì)胞療法之外，基因療法也被廣泛探索作為治療帕金森病的一種選擇。

結(jié)論

干細(xì)胞研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展為對當(dāng)前治療策略難治的患者提供了新的治療選擇，為患者量身定制的造血干細(xì)胞可在體外和體內(nèi)分化成多種類型的細(xì)胞。盡管仍存在上述技術(shù)和科學(xué)挑戰(zhàn)，但越來越多的臨床前和臨床研究利用 hPSC 衍生物治療包括帕金森病在內(nèi)的人類神經(jīng)退行性疾病。盡管取得了這些進(jìn)展，但細(xì)胞移植治療帕金森病仍存在一些問題。例如，羅恩-阿爾特曼博士（Dr. Ron Alterman）最近對第一份描述自體 mDAPs 治療帕金森病患者的病例報(bào)告提出了以下批評：

1）盡管第一階段開放標(biāo)簽研究前景看好，但過去的細(xì)胞療法試驗(yàn)均以失敗告終；

2）安慰劑效應(yīng)可能是導(dǎo)致試驗(yàn)失敗的部分原因；

3）移植物誘發(fā)的運(yùn)動(dòng)障礙等副作用是試驗(yàn)失敗的另一個(gè)原因；

4）細(xì)胞療法并不能解決PD的所有潛在病理生理機(jī)制。

雖然這些批評的出發(fā)點(diǎn)是細(xì)胞療法可能不會(huì)比目前已被證實(shí)的療法（如DBS和多巴胺藥物）更有效地控制癥狀，但目前這還不得而知，正在進(jìn)行的研究將有助于澄清這一問題。盡管如此，干細(xì)胞療法在概念上的優(yōu)勢在于，這種方法可減輕帕金森癥狀（如DBS或多巴胺藥物療法），恢復(fù)移植細(xì)胞與保留的宿主神經(jīng)元之間的突觸形成和多巴胺周轉(zhuǎn)，挽救帕金森病患者的運(yùn)動(dòng)和非運(yùn)動(dòng)障礙。

此外，與20世紀(jì)90年代末的胎兒細(xì)胞移植方法相比，目前基于PSC的治療方法還具有以下優(yōu)勢：

1）細(xì)胞重編程的新策略（包括使用諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)方法進(jìn)行體細(xì)胞重編程）；

2）利用干細(xì)胞的實(shí)際能力，減少或消除移植排斥反應(yīng)；

3）系統(tǒng)制造方法，生成臨床級mDAPs，確保移植前的安全性和有效性。

雖然基于干細(xì)胞的帕金森病療法有一些局限性（例如，多巴胺相關(guān)干細(xì)胞療法可能無法糾正非多巴胺能病理學(xué)導(dǎo)致的所有已知帕金森病非運(yùn)動(dòng)癥狀；沒有一種基于細(xì)胞的療法已成功進(jìn)行了三期臨床試驗(yàn)），而且使用hPSC衍生物可能會(huì)繼續(xù)引起人們對安全性和可行性的擔(dān)憂，但人們已經(jīng)并正在進(jìn)行密集的科學(xué)努力，以改進(jìn)和進(jìn)一步優(yōu)化基于hPSC的細(xì)胞治療方法，使其更安全、更有效、成本更低。

為了將我們的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為治療運(yùn)動(dòng)型和非運(yùn)動(dòng)型帕金森病癥狀的新型治療途徑，我們必須繼續(xù)努力，包括進(jìn)行基礎(chǔ)和臨床研究，以加深對帕金森病病因的了解。此外，在這一領(lǐng)域進(jìn)行大量的商業(yè)和政府投資對于克服實(shí)際限制（如制造mDAPs的成本）也很重要，這樣才能使基于hPSC的細(xì)胞療法成為一種可行的治療方法，供大量帕金森病患者使用。

參考資料：Cha Y, Park TY, Leblanc P, Kim KS. Current Status and Future Perspectives on Stem Cell-Based Therapies for Parkinson’s Disease. J Mov Disord. 2023 Jan;16(1):22-41. doi: 10.14802/jmd.22141. Epub 2023 Jan 12. PMID: 36628428; PMCID: PMC9978267.

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