帕金森病（PD）是一种常见于中老年群体的神经退行性疾病，也被称为 “沉默的杀手”。据世卫组织统计，预计到 2040 年全球 PD 病例数将超过 1400 万。这种疾病主要影响患者的运动神经系统，身患此病的患者往往会出现颤抖、肢体僵硬、运动功能减退和步态异常，也可能会出现认知和行为障碍，随着病情加重会严重影响患者的生活质量。PD 病因迄今尚不明，也没有治愈方法，多数患者的病程都在十年以上，且需要终身治疗。常见的治疗方法包括脑部深度电刺激手术疗法、口服左旋多巴以及细胞疗法，其中细胞替换疗法也被视很有前景治疗帕金森的方法。近日，美国亚利桑那州立大学 Jeffrey Kordower 团队通过干细胞替代疗法为帕金森病治疗提供了新思路。在研究中，他们介绍了植入诱导多能干细胞（iPSC）分化为多巴胺能神经元的过程，并评估了 iPSC 衍生细胞的成熟度和剂量。研究发现，在大鼠模型中，成熟度和剂量最佳的 iPSC 衍生多巴胺前体细胞成功逆转了 6 - 羟基多巴胺诱导的偏侧帕金森病。相关研究已于近日发表在 Nature Regenerative Medicine 上。6 - 羟基多巴胺（6-OHDA）是一种神经毒素，可导致黑质致密部位的多巴胺能神经元死亡，从而渐进式模仿 PD。（来源：Nature Regenerative Medicine）“我们认为，这项研究最大的亮点在于对不同成熟度的干细胞衍生细胞产品的疾病治疗效果进行了比较研究，最终确认神经前体细胞（mDA progenitors），而非未成熟神经元（immature neurons）或有丝分裂终止的成熟神经元（post-mitotic neurons），可以发挥最大的治疗效果。神经前体细胞在移植细胞的存活、进一步分化，以及神经投射方面，相比分化后期的神经元，具有更好的活力，适应性更强，因此治疗效果更佳。” 干细胞疗法公司睿健医药创始人兼 CEO 魏君博士告诉生辉。论文还指出，暂未观察到植入的细胞在动物体内产生崎胎瘤以及其他细胞的明显生长。“我很高兴我们的研究可以帮助帕金森病患者，这种方式同样有潜力应用于亨廷顿病、系统萎缩甚至阿尔茨海默病等。” 论文通讯作者 Jeffrey Kordower 博士说。Jeffrey Kordower 是亚利桑那州立大学班纳神经退行性疾病研究所（ASU-Banner Neurodegenerative Disease Research Center）创系主任，并担任 ASU 生物设计研究所的 The Charlene and J. Orin Edson 杰出主任。他在神经移植技术领域造诣颇深，重点研究方向包括基因和干细胞治疗、相关疾病发病机制，涉及神经变性、认知、记忆和衰老过程中的形态和分子变化。▲图 | Jeffrey Kordower 博士（来源：亚利桑那州立大学官网）神经前体细胞移植效果最佳，未发现崎胎瘤产生在这项研究中，该团队利用特定的重编程因子将成人血细胞重编程为 iPSC，然后根据需求诱导分化为靶细胞 —— 多巴胺能神经元。研究人员指出，这些细胞移植到动物体内后不仅可以存活、产生多巴胺，还可以形成突触并投射到相关功能脑区。具体来说，研究团队用经过调整的诱导分化方案将 iPSC 转化为不同成熟度的中脑多巴胺能神经元，在分化 17、24 或 37 天时冷冻保存，然后将其移植到免疫功能低下的偏侧帕金森病大鼠体内，并评估细胞成熟度对移植细胞存活和疗效的影响。试验中的神经元分别为神经前体细胞（D17）、未成熟神经元 (D24) 和有丝分裂终止的神经元 (D37) 。他们发现，与在分化第 24 天或第 37 天移植的细胞相比，移植在分化第 17 天冷冻保存的神经前体细胞的存活率、分支生长（fiber outgrowth）、神经投射和对运动症状的影响表现更好，神经投射效果尤为明显。▲图 | 体内神经前体细胞功能、存活及神经支配的定量分析（来源：上述论文）Jeffrey Kordower 对外媒表示，“这一点很重要，如果这些细胞要移植到人体内，就需要保证它们在人体脑部具备神经投射的能力。现在，我们在大鼠试验中已经看到了这些细胞神经投射的潜力。”由于神经前体细胞（D17）细胞移植入体内后疗效、存活率和多巴胺能表达最佳且没有发生增殖，因此研究团队选择了神经前体细胞进一步研究。接下来，他们评估了分化第 17 天的神经前体细胞的不同剂量，发现当每个纹状体注射 7500 到 450,000 个细胞时，神经元、神经调控和功能恢复效果与注射剂量之间存在具有明显的剂量效应。研究表明，少量细胞移植到大鼠脑部时，脑部神经元、神经调控和功能恢复几乎没什么效果；足量细胞移植到大鼠脑部后，产生了更多的神经分支，并完全逆转帕金森症状。研究人员还表示，正在尝试将这种细胞替代疗法与帕金森病已有的治疗方式进行联用。他们预计在大脑中植入可产生多巴胺的替代细胞后，可以使用更低剂量的药物，比如说与左旋多巴联用，减轻药物的副作用，提高治疗效果。计划开展大规模临床试验该研究的设计方案对于干细胞衍生的细胞产品应用于疾病治疗同样也具有一定的参考意义。魏君解释道，这项研究表明，用于治疗神经退行性疾病的干细胞衍生的细胞产品需要在工艺上仔细考量细胞分化的阶段设计，综合考虑前体细胞具有的适应性强，活力高等优点，以及成体细胞具有的确定功能性特点，选择一个合适的细胞分化阶段，既确保产品具有超强活力，又保证在移植后分化成熟，可发挥生物学功能的能力。这一点可能是干细胞衍生的细胞产品在临床上能否成功的关键。“我们也在细胞分化的成熟度上进行了详尽的研究，通过对多巴胺能神经前体细胞产品的成熟度准确设计，来保障临床疗效的稳定性和持久性。”魏君说。在分析评估细胞成熟度对于移植细胞存活和治疗的效果后，接下来该团队也有计划开展临床试验，最初计划的临床试验是携带 Parkin 基因突变的患者。这类患者会出现帕金森病典型的运动功能障碍症状，但是不会出现认知能力下降或者痴呆。研究人员对外媒表示，如果证明该疗法在某类特定帕金森病中有效，随后将进行更大规模的临床试验，把这种治疗方式应用于影响大多数人的帕金森病患者中。通稿中还指出，替代细胞疗法利用功能性的新细胞替换受损或者凋亡的神经元，不限于帕金森病，这种方式一定程度上有可能对于亨廷顿病、多系统萎缩症甚至阿尔茨海默病等多种神经系统疾病具有治疗潜力。“细胞疗法是帕金森病最具治疗前景的方案”多能干细胞 (Pluripotent Stem Cells，iPSC) 是一类具有自我更新、自我复制能力的多潜能细胞，能够分化出人体多种细胞类型，包括免疫细胞、神经细胞、β 细胞、心肌细胞等等。由于 iPSC 具有能够体外无限扩增，更易于基因修饰，免疫原性比较低、可避免伦理问题等优势，iPSC 已经在免疫细胞治疗掀起了一股研发浪潮，备受资本青睐的同时也取得了很大进展。甚至有业内人士认为，随着行业的发展以及技术的不断成熟，iPSC 有望发展成为通用型细胞疗法的主流方式。正如上文所言，除了可分化为免疫细胞以外，iPSC 的主要分化方向还包括神经细胞和心肌细胞，这也说明了这类细胞在治疗神经系统疾病中的重要潜力，包括帕金森病、中风、渐冻症以及老年痴呆等。近日，BlueRock Therapeutics 用于治疗帕金森病的新型细胞疗法 BRT-DA01 完成针对帕金森病患者的临床 I 期试验注册，预计今年下半年还将启动一项全球观察性研究。上文提到帕金森病常用的治疗方式是脑部深度电刺激手术疗法（DBS）和口服左旋多巴等药物，通过多巴胺能神经元的功能代偿来缓解帕金森症状。不过这两种方法都不能逆转患者脑部多巴胺能神经元死亡的事实，因此无法完全治愈帕金森病。“与传统的药物和 DBS 相比，基于 iPSC 衍生细胞替代疗法最大的优势有 3 个方面。一是，细胞替代疗法可以有望从根本上改善病灶，抑制甚至逆转病程的发展，而传统方法只能缓解症状，无法阻止疾病的不可逆发展；二是，细胞替代疗法可以补充恢复凋亡的天然多巴胺能神经元，以天然细胞分泌多巴胺的方式治疗帕金森疾病，称之为再生医学，使得人体天然的功能得到重建；第三，细胞替代疗法具有稳定性和持久性，由于该疗法是一种自然的多巴胺分泌方式，通过移植的神经细胞分泌产生，不存在服药具有效时间短，后期副作用大等问题。这种方式一次移植，长期存在，具有持久性。基于以上优点，我认为细胞疗法当之无愧是帕金森病最具治疗前景的方案。” 魏君说。威斯康星大学麦迪逊分校神经科学和神经病学教授 Su-Chun Zhang 博士也曾在接受外媒采访时表示，在干细胞衍生的细胞治疗上的开创性研究使治愈帕金森病更近了一步。1. https://news./20220512-designer-neurons-offer-new-hope-treatment-parkinsons-disease 2. https://www./articles/s41536-022-00221-y
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