帕金森病(PD)是一種進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病,其特征是中腦多巴胺神經(jīng)元持續(xù)選擇性變性或死亡,導(dǎo)致黑質(zhì)紋狀體神經(jīng)回路功能障礙。
目前帕金森病的臨床治療包括藥物治療和手術(shù)治療,這些方法可以短期緩解癥狀,但會(huì)產(chǎn)生許多副作用,并且不能逆轉(zhuǎn)帕金森病的進(jìn)展。多能干細(xì)胞具有自我更新能力和分化為多巴胺能神經(jīng)元的潛力。移植多能/專能干細(xì)胞或多巴胺能神經(jīng)元是完全修復(fù)帕金森病受損神經(jīng)回路的一種有前途的策略。
近日,同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院上海東方醫(yī)院神經(jīng)外科在“Front Neurosci”期刊雜志發(fā)表了一篇“多能干細(xì)胞可以逆轉(zhuǎn)帕金森病的進(jìn)展嗎的文獻(xiàn)綜述?”該綜述總結(jié)了各類干細(xì)胞治療帕金森病的臨床前和臨床數(shù)據(jù),詳細(xì)分析了利用人多能干細(xì)胞治療帕金森病的現(xiàn)有數(shù)據(jù)、最新進(jìn)展和研究方向,為帕金森病的治療提供了參考。為干細(xì)胞療法治療帕金森病的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
帕金森病的發(fā)病機(jī)制
PD的病因和發(fā)病機(jī)制涉及α-突觸核蛋白?(α-syn) 的異常聚集、線粒體功能障礙、氧化應(yīng)激和神經(jīng)炎癥。圖1)。
目前治療帕金森病的常用方法
帕金森病的臨床干預(yù)主要包括左旋多巴 (L-DOPA) 藥物治療結(jié)合飲食調(diào)整和運(yùn)動(dòng)等生活方式改變,以及深部腦刺激 (DBS) 治療。然而,這些治療無法逆轉(zhuǎn)帕金森病的進(jìn)展。隨著疾病的進(jìn)展,帕金森病患者的生活質(zhì)量顯著下降,給家庭和社會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和情感負(fù)擔(dān)?。
干細(xì)胞移植治療帕金森病
干細(xì)胞治療帕金森病的研究進(jìn)展
Perlow等人(1979年)做出了一項(xiàng)突破性發(fā)現(xiàn),他們發(fā)現(xiàn)將含有產(chǎn)生DA的神經(jīng)元的胎兒中腦組織移植到帕金森病大鼠的黑質(zhì)中可改善運(yùn)動(dòng)功能。
進(jìn)一步的臨床前研究表明,將中腦組織移植到缺乏黑質(zhì)突起的帕金森病模型中,可與宿主紋狀體神經(jīng)元形成突觸,并將這些神經(jīng)元成功整合到宿主神經(jīng)回路中,從而逆轉(zhuǎn)帕金森病的行為癥狀(1981年)。這些發(fā)現(xiàn)為在臨床試驗(yàn)中研究細(xì)胞移植策略提供了理論依據(jù)。
Kordower等人(1995年)將從人類胚胎中提取的中腦組織移植到帕金森病患者的大腦皮質(zhì)。手術(shù)一年后,他們發(fā)現(xiàn)移植物不僅存活了下來,而且使紋狀體獲得了明顯的多巴胺能神經(jīng)支配。PET掃描觀察到移植物周圍神經(jīng)元的功能得到改善(1995年)。
Li等人(2016年)研究了一名24年前接受過胎兒干細(xì)胞移植的患者,發(fā)現(xiàn)在普薩門有超過4萬個(gè)存活的DA神經(jīng)元,它們的軸突延伸到宿主紋狀體,形成神經(jīng)回路。
- 中華神經(jīng)外科雜志:干細(xì)胞生物療法可讓帕金森病運(yùn)動(dòng)前癥狀患者受益
- 帕金森病患者長(zhǎng)期、重復(fù)靜脈注射間充質(zhì)干細(xì)胞的病例報(bào)告
在臨床試驗(yàn)中,一些帕金森病患者在移植組織中的多巴胺能神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)了α-syn聚集(帕金森病病理標(biāo)志),而其他患者則未發(fā)現(xiàn)α-syn聚集,這表明胎兒組織移植中是否存在病理變化取決于患者個(gè)體。這些研究結(jié)果表明,人類胎兒中腦組織移植是一種治療帕金森病的潛在方法(圖2)。
然而,這種療法的臨床應(yīng)用受到幾個(gè)主要問題的阻礙。
- 首先,獲取人胎兒組織并從腹側(cè)中腦提取產(chǎn)生DA的神經(jīng)元仍然具有挑戰(zhàn)性。
- 其次,胎兒中腦組織植入引起的不良反應(yīng)仍不明確。
- 最后,應(yīng)用已故流產(chǎn)胎兒組織治療帕金森病患者的倫理道德問題也有待解決。
盡管如此,上述臨床研究證實(shí)細(xì)胞移植是治療帕金森病最有前景的療法之一,原因如下:
- mDA神經(jīng)元的選擇性喪失是帕金森病最顯著的病理特征。
- 移植細(xì)胞可重新支配紋狀體,恢復(fù)DA神經(jīng)回路功能,并持續(xù)改善部分患者與帕金森病相關(guān)的運(yùn)動(dòng)障礙。
mDA神經(jīng)元的發(fā)育和維持
細(xì)胞分化為成熟mDA神經(jīng)元的體外誘導(dǎo)經(jīng)歷多個(gè)階段。
(1)多能干細(xì)胞階段:在此階段,干細(xì)胞具有自我更新、復(fù)制和多向分化的潛力,可以在干細(xì)胞維持培養(yǎng)基中增殖,同時(shí)保持其多向分化潛力。
(2)神經(jīng)前體細(xì)胞階段:多能干細(xì)胞要分化為各類神經(jīng)元,首先需要分化為神經(jīng)前體細(xì)胞。在N2B27神經(jīng)分化培養(yǎng)基中,神經(jīng)前體細(xì)胞可以分化為不同的神經(jīng)組織,并表達(dá)神經(jīng)前體細(xì)胞標(biāo)志物,如Pax6、干細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子2(Sox2)、Nestin、Sox1等。在細(xì)胞培養(yǎng)過程的早期,Wnt1和FOXA在mDA神經(jīng)元的生成中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
多能/專能干細(xì)胞在帕金森病臨床治療中的應(yīng)用
干細(xì)胞是一類具有自我更新和多向分化潛力的非特異性細(xì)胞,它們具有誘導(dǎo)組織再生以對(duì)抗退行性疾病的潛力。在臨床治療中,分離培養(yǎng)的干細(xì)胞被注射到組織損傷部位,它們可以替代受損細(xì)胞或通過旁分泌作用促進(jìn)內(nèi)源性細(xì)胞再生。表格1)。
PSC 的來源 | 標(biāo)題 | 贊助 | 地位 | 細(xì)胞數(shù)量 | 治療方法 | 臨床試驗(yàn)編號(hào) |
ESC | hAESC 立體定向移植治療帕金森病 | 上海東方醫(yī)院 | 主動(dòng),不招聘 | 5000萬個(gè)hAESCs進(jìn)入側(cè)腦室 | 立體注射 | NCT04414813 |
ESC | 確定移植干細(xì)胞衍生的多巴胺神經(jīng)元對(duì)帕金森病患者大腦的安全性和耐受性的試驗(yàn) | 斯科訥地區(qū) | 招聘 | 每個(gè)殼核有 354 萬個(gè) STEM-PD 細(xì)胞 | 立體注射 | NCT05635409 |
ESC | MSK-DA01細(xì)胞療法治療晚期帕金森病的安全性和耐受性研究 | 加州大學(xué)歐文分校奧蘭治分校 | 主動(dòng),不招聘 | NCT04802733 | ||
ESC | 通過手術(shù)機(jī)器人將人羊膜上皮干細(xì)胞精準(zhǔn)移植到心室治療帕金森病。 | 上海東方醫(yī)院 | 招聘 | 注射 | NCT05435755 | |
ESC | 一項(xiàng)單中心、開放、單劑量、劑量遞增、1/2a 期研究,旨在評(píng)估胚胎干細(xì)胞衍生的 A9 多巴胺祖細(xì)胞 (A9-DPC) 治療帕金森病患者的安全性和探索性療效 | 南山生物醫(yī)藥有限公司 | 招聘 | NCT05887466 | ||
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 | 移植人類 iPSC 來源的多巴胺能祖細(xì)胞治療帕金森病后的長(zhǎng)期隨訪研究 | 京都大學(xué)醫(yī)院 | 招聘 | UMIN000048476 | ||
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 | 自體誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞來源的多巴胺能前體細(xì)胞治療帕金森病的安全性和有效性 | 北京宣武醫(yī)院 | 招聘 | 注射 | NCT05901818 | |
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 | 人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (hiPSC) 衍生的多巴胺能神經(jīng)前體細(xì)胞治療帕金森病的臨床試驗(yàn) | 上海東方醫(yī)院 | 招聘 | 注射 | NCT06145711 | |
骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 | IIa 期隨機(jī)安慰劑對(duì)照試驗(yàn):間充質(zhì)干細(xì)胞作為 iPD 疾病緩解療法 | 德克薩斯大學(xué)健康科學(xué)中心,休斯頓 | 主動(dòng),不招聘 | 每次治療 10^6 MSCs/kg | 注射 | NCT04506073 |
骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 | 天然干細(xì)胞動(dòng)員劑治療帕金森病的臨床研究 | 西班牙再生醫(yī)學(xué)與特拉皮亞細(xì)胞協(xié)會(huì) | 招聘 | 膳食補(bǔ)充劑 | NCT05699694 | |
骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 | 神經(jīng)系統(tǒng)骨髓干細(xì)胞治療研究 | MD干細(xì)胞 | 招聘 | 靜脈內(nèi)和鼻內(nèi) | NCT02795052 | |
AD-MSCs | 膀胱過度活動(dòng)癥帕金森病患者單次逼尿肌內(nèi)注射自體脂肪干細(xì)胞:一項(xiàng)初步研究 | 阿爾扎赫拉醫(yī)院 | 輸液 | UMIN000044106 | ||
AD-MSCs | 評(píng)估特發(fā)性帕金森病受試者自體線粒體細(xì)胞移植的安全性、耐受性和有效性 | 臺(tái)灣線粒體應(yīng)用科技股份有限公司 | 尚未招募 | 每個(gè)半球3 × 10 7 個(gè)細(xì)胞 | 立體注射 | NCT05094011 |
使用多能脂肪干細(xì)胞 (PASC) 對(duì)帕金森病患者進(jìn)行的隨機(jī)臨床試驗(yàn) | ClusterXStem-哥斯達(dá)黎加 | 主動(dòng),不招聘 | 輸液 | NCT06141317 | ||
使用自體 HB-adMSC 治療帕金森病的中等大小擴(kuò)展接入方案 | 希望生物科學(xué)干細(xì)胞研究基金會(huì) | 輸液 | NCT06056427 | |||
AD-MSCs | 希望生物科學(xué)干細(xì)胞研究基金會(huì) | 希望生物科學(xué)干細(xì)胞研究基金會(huì) | 招聘 | NCT04995081 | ||
間充質(zhì)干細(xì)胞 | 在帕金森病 (PD) 患者中使用分化為神經(jīng)干細(xì)胞 (NSC) 的間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSC)。 | 約旦大學(xué) | 主動(dòng),不招聘 | NCT03684122 | ||
間充質(zhì)干細(xì)胞 | 臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療帕金森病的療效評(píng)價(jià) | 廈門大學(xué)附屬翔安醫(yī)院 | 主動(dòng),不招聘 | 奇CTR2100043584 | ||
間充質(zhì)干細(xì)胞 | 培養(yǎng)的同種異體成人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞治療帕金森病的安全性 | 骨科和再生醫(yī)學(xué)基金會(huì) | 尚未招募 | 單次給藥1億個(gè)細(xì)胞 | 注射 | NCT05152394 |
隨著人類胚胎的發(fā)育,干細(xì)胞的分化潛能逐漸降低。根據(jù)其分化潛能,干細(xì)胞可分為全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞、專能干細(xì)胞和單能干細(xì)胞。
近年來,細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的重大進(jìn)展使研究人員能夠從胚胎干細(xì)胞(ESC)、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)和間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)中產(chǎn)生許多DA神經(jīng)元。這極大地重新燃起了我們對(duì)PD細(xì)胞療法臨床轉(zhuǎn)化的希望。然而,由于其不同的特性,干細(xì)胞作為種子細(xì)胞在帕金森病的治療中表現(xiàn)出各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。本文主要討論人類多能干細(xì)胞在治療帕金森病中的應(yīng)用、這些細(xì)胞應(yīng)用的瓶頸、這些細(xì)胞的作用機(jī)制以及相關(guān)研究特別是臨床試驗(yàn)的最新進(jìn)展。表2)。
細(xì)胞類型 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
ESC | 具有廣泛的分化潛力,可以分化成幾乎任何類型的細(xì)胞 | 道德和倫理問題;胚胎的使用可能存在爭(zhēng)議 |
可以產(chǎn)生許多用于移植或研究的細(xì)胞 | 免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn)較高,需要免疫抑制 | |
能有效替代受損的多巴胺神經(jīng)元,從而發(fā)揮比其他細(xì)胞類型更強(qiáng)的治療效果 | 需要精確的分化和培養(yǎng)條件,細(xì)胞純度和一致性難以控制 | |
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 | 來源廣泛,避免道德問題 | 重編程效率低,產(chǎn)生的誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞數(shù)量低 |
可以從患者自身細(xì)胞中獲取,降低免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn) | 需要進(jìn)一步研究以確保其安全性和長(zhǎng)期有效性 | |
可用于個(gè)體化治療策略 | ||
間充質(zhì)干細(xì)胞 | 來源廣泛;可以從成人脂肪組織、骨髓等獲得。 | 移植后細(xì)胞存活率低;需要改進(jìn)移植方法和技術(shù) |
同種異體移植免疫排斥風(fēng)險(xiǎn)低 | 與生產(chǎn)和工藝標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)的挑戰(zhàn),例如細(xì)胞純度、批次一致性問題等。 | |
具有抗炎特性和組織修復(fù)能力,可通過促進(jìn)細(xì)胞存活、改善局部環(huán)境等機(jī)制發(fā)揮輔助治療作用 | 仍需要進(jìn)一步研究以確定其安全性和長(zhǎng)期影響 |
胚胎干細(xì)胞治療帕金森病的臨床應(yīng)用
胚胎干細(xì)胞是一種源自囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的克隆細(xì)胞;它們是多能的,因此能夠在未分化狀態(tài)下持續(xù)生長(zhǎng),并在誘導(dǎo)后分化成體內(nèi)幾乎所有細(xì)胞類型。它們是多巴胺能神經(jīng)元的良好細(xì)胞來源,可移植到PD患者的SNpc和紋狀體中。最初,胚胎干細(xì)胞是從流產(chǎn)的胎兒或體外受精的胚胎中獲得的,這引起了倫理方面的擔(dān)憂。
目前獲得胚胎干細(xì)胞的方法有多種,如激活未受精卵母細(xì)胞發(fā)育成孤雌胚胎、將精子注射到去核卵母細(xì)胞中產(chǎn)生雄激素胚胎、將體細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到去核卵母細(xì)胞中誘導(dǎo)重編程并建立ESC系。
研究表明,早期的胚胎干細(xì)胞直接移植到嚙齒類動(dòng)物的大腦中可以分化成多巴胺能神經(jīng)元并改善行為,但由于移植細(xì)胞中存在未分化的神經(jīng)上皮細(xì)胞,因此有形成畸胎瘤的風(fēng)險(xiǎn);因此,移植前需要完全誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞分化。
為了克服這一限制,Kriks等人通過SMAD和hedgehog基因的雙重抑制誘導(dǎo)ESCs分化為多巴胺能神經(jīng)元祖細(xì)胞,并且這些多巴胺能神經(jīng)元祖細(xì)胞在PD動(dòng)物模型的紋狀體中分化為分泌黑色素的多巴胺能神經(jīng)元。播種細(xì)胞在帕金森病模型小鼠的紋狀體中存活時(shí)間較長(zhǎng)(超過4個(gè)月);
- 通過膜片鉗記錄確定,這些多巴胺能神經(jīng)元的功能與正常多巴胺能細(xì)胞相同;完全恢復(fù)了旋轉(zhuǎn)行為;并部分改善了前肢功能。
Piao等人誘導(dǎo)人類胚胎干細(xì)胞(hESCs)分化為中腦DA神經(jīng)元,并將其移植到PD模型小鼠的大腦中;結(jié)果表明,移植這些細(xì)胞后,運(yùn)動(dòng)功能得到改善,血液學(xué)和生化分析表明,標(biāo)記的移植細(xì)胞既沒有向腦外遷移,也沒有形成腫瘤,為未來的臨床試驗(yàn)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2018年6月,中科院院士科研團(tuán)隊(duì)在猴模型中測(cè)試了人胚胎干細(xì)胞來源的神經(jīng)細(xì)胞治療帕金森病的安全性和有效性,展示了長(zhǎng)達(dá)2年的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù),表明人胚胎干細(xì)胞分化的神經(jīng)細(xì)胞相對(duì)安全,且有明顯效果。為我國(guó)首項(xiàng)基于胚胎干細(xì)胞的I/II期帕金森治療臨床研究提供了臨床前數(shù)據(jù)支持。
2020年5月,麻省總醫(yī)院的研究人員在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》(NEJM)報(bào)告了一項(xiàng)開創(chuàng)性研究,一名接受自體移植hiPSC來源的mDA祖細(xì)胞的帕金森病患者,在植入后24個(gè)月時(shí)表現(xiàn)出臨床癥狀穩(wěn)定或改善?,F(xiàn)在,這種方法得到了進(jìn)一步的發(fā)展,hiPSC來源的hESC來源的mDA祖細(xì)胞開始進(jìn)入到早期臨床試驗(yàn)階段。
2023年年底,延世大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員在 Cell Stem Cell 期刊發(fā)布了題為:Preclinical and dose-ranging assessment of hESC-derived dopaminergic progenitors for a clinical trial on Parkinson’s disease 的研究論文。
該研究從臨床級(jí)人胚胎干細(xì)胞(hESC)中大規(guī)模生成高純度的中腦多巴胺能(mDA)祖細(xì)胞,并在體外和體內(nèi)驗(yàn)證了mDA祖細(xì)胞的安全性和有效性。mDA祖細(xì)胞以移植劑量依賴性地改善了帕金森病大鼠模型的疾病相關(guān)行為。基于這些這些臨床前研究結(jié)果,研究團(tuán)隊(duì)獲得了韓國(guó)食品和藥物安全部批準(zhǔn)進(jìn)行帕金森病細(xì)胞療法的1/2a期臨床試驗(yàn),并開始了對(duì)12名帕金森病患者的治療。
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞在治療帕金森病臨床中的應(yīng)用
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞與ESC類似,是由體細(xì)胞重新編程而成的多能細(xì)胞。Takahashi和Yamanaka (2006)首先通過過表達(dá)四種轉(zhuǎn)錄因子(Oct3/4、Sox2、Klf4和c-Myc)將人類成纖維細(xì)胞重編程為iPSC。
隨著iPSC技術(shù)的不斷進(jìn)步并轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用,將細(xì)胞重編程為iPSC所需的轉(zhuǎn)錄因子數(shù)量已逐漸減少到2個(gè)甚至1個(gè),一些研究人員已經(jīng)利用重組蛋白甚至小分子成功地制備了iPSC。iPSC在基因表達(dá)譜以及增殖和分化能力方面與ESC相似。與ESC相比,iPSC由于源自患者特異性體細(xì)胞,因此具有能夠自體植入的優(yōu)勢(shì),這可以部分避免倫理問題和免疫排斥。
2017年8月,日本科學(xué)家于《Nature》期刊發(fā)表了研究證明多巴胺前體細(xì)胞能改善猴子帕金森病的癥狀。通過將健康人群和帕金森患者的iPS細(xì)胞轉(zhuǎn)化為能產(chǎn)生多巴胺的神經(jīng)元,植到患有帕金森氏病的獼猴模型中。結(jié)果顯示,iPS細(xì)胞植入發(fā)揮中腦多巴胺能神經(jīng)元作用,不僅恢復(fù)了病猴的各種運(yùn)動(dòng)功能,并在植入后兩年內(nèi),沒有轉(zhuǎn)化成任何腫瘤。
2018年10月,獲日本政府批準(zhǔn),京都大學(xué)醫(yī)院的神經(jīng)外科Takayuki Kikuchi團(tuán)隊(duì)開展了健康供者iPSC來源DA神經(jīng)元移植治療PD的首個(gè)人體臨床試驗(yàn),首名入組患者左腦移植了240萬單位DA神經(jīng)元。研究結(jié)果表示,患者狀況良好,并沒有太大的不良反應(yīng)。
除了國(guó)際上已大量公布的干細(xì)胞移植治療帕金森研究案例,國(guó)內(nèi)干細(xì)胞應(yīng)用于帕金森病的臨床治療也取得重要進(jìn)展。
2018年,首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院陳志國(guó)教授和張愚教授團(tuán)隊(duì),通過血液細(xì)胞重編程獲得人源誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞(iNSC),并通過小鼠模型驗(yàn)證了這一干細(xì)胞分化移植治療帕金森病的安全性和有效性,為帕金森病患者的自體細(xì)胞治療提供了臨床前基礎(chǔ)。
iPSCs已廣泛應(yīng)用于PD的臨床治療,盡管近年來iPSC技術(shù)發(fā)展迅速,但要將其廣泛應(yīng)用于臨床,仍有許多問題需要克服。
- 首先,體細(xì)胞重編程技術(shù)的分子機(jī)制尚未完全清楚。
- 其次,來自患者自身的細(xì)胞可能會(huì)有發(fā)展為帕金森病病理的風(fēng)險(xiǎn)。
- 第三,即使使用異體iPSC誘導(dǎo)的多巴胺前體細(xì)胞,α-syn也可能從宿主細(xì)胞擴(kuò)散到播種細(xì)胞,導(dǎo)致移植細(xì)胞死亡。
- 第四,體外定向分化的效率和穩(wěn)定性仍有待提高。
多能干細(xì)胞治療帕金森病的功能機(jī)制
多能干細(xì)胞是具有自我更新能力的未分化細(xì)胞,可以分化為多種譜系的細(xì)胞,包括造血干細(xì)胞(HSC)、內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPC)和間充質(zhì)干細(xì)胞。
MSC易于獲得,免疫排斥風(fēng)險(xiǎn)低,具有良好的免疫調(diào)節(jié)和強(qiáng)大的旁分泌作用,使其成為PD治療的有希望的替代種子細(xì)胞。在各種MSCs中,骨髓MSCs(BM-MSCs)研究最早且最廣泛,其次是脂肪源性MSCs(AD-MSCs)和臍帶源性MSCs(UC-MSCs)。它們的功能機(jī)制包括替換多巴胺能神經(jīng)元、免疫調(diào)節(jié)、抑制細(xì)胞凋亡和炎癥以及神經(jīng)保護(hù)。
間充質(zhì)干細(xì)胞在治療帕金森病方面具有顯著的潛力,因?yàn)樗鼈儾粌H分化為多巴胺能神經(jīng)元,而且還分泌多種分子,包括含有miRNA的外泌體,這些分子參與細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo)以及與宿主膠質(zhì)細(xì)胞的串?dāng)_細(xì)胞。MSC分泌組在調(diào)節(jié)軸突生長(zhǎng)和抑制細(xì)胞凋亡中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
細(xì)胞移植方法
腦室內(nèi)移植:將細(xì)胞直接注射到大腦受損區(qū)域是干細(xì)胞治療最精確的輸送途徑。然而,患者可能會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能障礙、暈厥、癲癇發(fā)作和致瘤等不良反應(yīng)。
靜脈給藥:與原位注射到特定大腦區(qū)域不同,干細(xì)胞靜脈輸注不需要手術(shù)、創(chuàng)傷或其他侵入性技術(shù)。然而,靜脈內(nèi)遞送不允許細(xì)胞歸巢和原位分化為組織特異性功能細(xì)胞,因?yàn)橹踩胪ǔJ遣豢煽氐?,并且主要取決于生物活性梯度的趨化性;這可能會(huì)導(dǎo)致脫靶效應(yīng)和治療效率低下,有時(shí)甚至導(dǎo)致異位組織甚至腫瘤的形成。
鼻腔給藥:迄今為止,由于鼻內(nèi)施用藥物能夠繞過血腦屏障,鼻內(nèi)施用已被證明是將治療劑遞送至中樞神經(jīng)系統(tǒng)的有前途的途徑。與腦室內(nèi)移植相比,鼻腔給藥的不良事件發(fā)生率降低,但干細(xì)胞接種效率并未受到影響。但值得注意的是,鼻內(nèi)給藥后1小時(shí),上鼻腔中仍殘留大量細(xì)胞,表明干細(xì)胞遷移效率較低。目前尚未報(bào)道細(xì)胞進(jìn)入途徑、相關(guān)因素和細(xì)胞類型適應(yīng)性的結(jié)論性數(shù)據(jù),需要進(jìn)一步探索。
討論
目前,帕金森病的發(fā)病機(jī)制仍有待充分闡明。而且,傳統(tǒng)的臨床治療無法完全逆轉(zhuǎn)PD的進(jìn)展;因此,這種疾病給患者帶來了沉重的情感和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。隨著細(xì)胞治療和基因編輯技術(shù)的發(fā)展,多能干細(xì)胞或?qū)⒊蔀镻D臨床治療的關(guān)鍵種子細(xì)胞。
多能干細(xì)胞不僅是帕金森病建模的新工具,而且在通過細(xì)胞移植恢復(fù)神經(jīng)元功能方面也具有巨大前景。與傳統(tǒng)的治療方式相比,干細(xì)胞具有卓越的自我更新和分化成各種細(xì)胞類型的能力。通過移植適當(dāng)類型的干細(xì)胞,可以減輕多巴胺能神經(jīng)元損失或可以替換這些神經(jīng)元,從而改善帕金森病的運(yùn)動(dòng)或情緒癥狀。
因此,干細(xì)胞是臨床治療帕金森病的理想候選者。此外,干細(xì)胞通過分泌生長(zhǎng)因子、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和炎癥調(diào)節(jié)劑等生物活性分子對(duì)受損組織發(fā)揮積極作用。通過其強(qiáng)大的旁分泌活性,干細(xì)胞對(duì)局部微環(huán)境產(chǎn)生積極影響,促進(jìn)宿主組織修復(fù),從而促進(jìn)功能恢復(fù)。
值得注意的是,從皮膚或血液等自體來源獲取干細(xì)胞可以降低免疫排斥和其他可能的不相容性的風(fēng)險(xiǎn)??梢灶A(yù)見,針對(duì)個(gè)體患者的干細(xì)胞療法的開發(fā)將進(jìn)一步增強(qiáng)干細(xì)胞的臨床應(yīng)用。
源自ESC、iPSC和MSC的DA神經(jīng)元已進(jìn)入臨床試驗(yàn)(NCT04414813、UMIN000048476、NCT05152394),為PD患者帶來新的希望。
未來的研究
未來,隨著對(duì)干細(xì)胞生物學(xué)的更深入了解,研究人員可以進(jìn)行更精確的細(xì)胞工程,以產(chǎn)生更穩(wěn)定、更安全的移植細(xì)胞,從而減少腫瘤等潛在風(fēng)險(xiǎn),并通過改變干細(xì)胞或細(xì)胞上的表面標(biāo)記來避免免疫排斥。開發(fā)新的免疫抑制藥物。通過種子細(xì)胞的優(yōu)化、PD遺傳機(jī)制的進(jìn)一步研究、細(xì)胞遞送的改進(jìn)以及種子細(xì)胞與宿主細(xì)胞相互作用的實(shí)時(shí)評(píng)估,PSC/MSC移植治療PD的臨床試驗(yàn)有望取得進(jìn)一步的成功。
此外,未來可能會(huì)開發(fā)出更有效的細(xì)胞移植途徑,例如利用組織工程和器官培養(yǎng)技術(shù)來構(gòu)建功能性大腦區(qū)域,以更好地重建受損功能。
多家國(guó)際制藥公司目前正在開發(fā)用于治療帕金森病的干細(xì)胞藥物,其中拜耳 (BAYGn.DE) 子公司BlueRock報(bào)告稱,使用實(shí)驗(yàn)性干細(xì)胞療法治療人類帕金森病取得了初步成功,目前正在招募患者參加II期試驗(yàn)。除了移植外源干細(xì)胞來替代受損的多巴胺能神經(jīng)元外,星形膠質(zhì)細(xì)胞或神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的體內(nèi)重編程是PD治療的另一種選擇,盡管需要更多的研究來解決與安全性和長(zhǎng)期治療效果相關(guān)的問題。
總體而言,干細(xì)胞治療帕金森病的發(fā)展仍處于不斷演化和探索階段。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步以及對(duì)帕金森病的發(fā)病機(jī)制的深入了解,未來帕金森病有望得到徹底治愈。
參考資料:Wu Y, Meng X, Cheng WY, Yan Z, Li K, Wang J, Jiang T, Zhou F, Wong KH, Zhong C, Dong Y, Gao S. Can pluripotent/multipotent stem cells reverse Parkinson’s disease progression? Front Neurosci. 2024 Jan 31;18:1210447. doi: 10.3389/fnins.2024.1210447. PMID: 38356648; PMCID: PMC10864507.
免責(zé)說明:本文僅用于傳播科普知識(shí),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(qǐng)及時(shí)跟本公眾號(hào)聯(lián)系,我們將在第一時(shí)間處理。