帕金森?。≒D）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）。

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）。

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。現(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遣豢煽氐模⑶抑饕Q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.

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