MovementDisorders：干细胞衍生的多巴胺神经元移植疗法治疗帕金森病的研究进展

在过去20年中，基于干细胞科学和分子生物学研究的不断进步，促进了干细胞衍生的多巴胺神经元移植治疗帕金森病的快速发展，显现出细胞移植疗法临床开展的广阔前景。虽然细胞移植疗法不是治愈性的，但可以显著改善帕金森病患者的病程进展。

最近来自美国哥伦比亚大学的RogerA. Barker博士在《MovementDisorders》杂志上发表了题为“RecentAdvances in the Development of Stem-Cell-Derived DopaminergicNeuronal Transplant Therapies for Parkinson’sDisease”的综述。回顾了干细胞衍生的多巴胺神经元替代疗法治疗帕金森病的最新研究进展，并简要讨论了其应用前景。

背 景

已有研究证实，PD（Parkinson’sDisease）不是一种单纯的黑质多巴胺神经元丢失的疾病，还包括大量其他类型的神经元丢失。以运动特征为主要症状的帕金森病，已经证明了多巴胺类药的疗效。

但用细胞移植来修复损坏的神经环路或补充减少的神经递质（多巴胺），并未充分考虑到PD涉及到的非多巴胺能神经元的病理损伤。因此，细胞移植可能会缓解帕金森病运动方面的症状，但不能改善其他非运动症状的病理进程。

图1：帕金森病临床细胞移植试验中使用的两种主要干细胞来源的示意图

从状态良好的可再生胚胎干细胞（ESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）中诱导生产用于移植的多巴胺神经元，同时必须满足以下标准：可重复产生足够数量的多巴胺神经元，在移植后可以整合到宿主脑中并生成促进长期功能恢复的突触；在移植部位没有或只有较低水平的增殖，不会形成肿瘤。

用于产生多巴胺神经元的多能干细胞主要有两种类型，ESCs和iPSCs。对于这两种细胞来源，目前“原位重编程”尚处于起步阶段，在严格的前期工作的基础上，部分临床试验已经开展，有些即将进行(见表1)。

多巴胺神经元移植疗法在帕金森病治疗过程中起到什么作用？在疾病的所有阶段，尤其是晚期阶段是否同样有效？目前来说，从诱导多能干细胞中生成多巴胺神经元并应用于临床，仍存在一些质疑和挑战。

1）免疫应答和免疫排斥

尽管大脑具有相对宽容的免疫耐受，但即使是自体诱导的多能干细胞，也不能完全保证没有免疫排斥的风险。而且在某些情况下,移植的基因细胞(包括ESCs衍生的多巴胺神经元)可能会受到帕金森病潜在的负面影响，产生免疫排斥反应。

大多数临床移植的方案，经过移植前HLA配型，以降低排斥反应的风险，逐步在术后数月或数年内减少或停用免疫抑制剂，但适合应用的免疫抑制药物类型、剂量和持续时间仍有待确定。此外，通过CRISPR/Cas9等方法敲除细胞表面表达的HLA相关因子，有助于降低细胞的免疫原性，以降低免疫排斥反应。

2）病变大脑微环境

移植细胞本身可能通过至少两种不同的机制产生病理改变。

首先，考虑到PD的遗传因素，移植到患者体内的细胞有可能发展为PD病变的风险；其次，将异体（基因型匹配）诱导的多能干细胞健康的神经元嵌入病变的脑组织中，也可能受到各种有害因素（如神经炎症和毒性以及错误折叠蛋白）的影响。使植入人体的多巴胺神经元可能随着时间的推移获得相同的PD病理，从而失去功能，甚至死亡。

干细胞源性多巴胺神经元治疗帕金森病的临床进展

在啮齿类和非人灵长类帕金森病动物模型中利用干细胞衍生的多巴胺神经元纠正异常运动表型的成功，促使多巴胺神经元移植疗法用于轻度至中度帕金森病患的早期临床试验。

而现在细胞移植疗法的重点在于扩大干细胞源多巴胺神经元的生产，避免移植后恶性增殖和肿瘤的发生，确保分批效果的可靠性和可重复性，同时在满足良好生产工艺（GMP）的条件下，监管部门也需要制定严苛合理的安全标准，以尽可能保障以PD多巴胺神经元移植疗法的安全性和有效性。

尽管大多数移植细胞会定位到后壳核(PD中多巴胺神经元丢失最多的部位)，但尚不清楚是否可以定位到纹状体其他区域。可是究竟需要移植多少细胞才能产生最佳结果呢？

基于神经元祖细胞向成熟多巴胺神经元的预计分化率，以及在移植后约5%的细胞存活率，研究者估计，半侧大脑使用的细胞数量将在2-4百万个的数量级。通过联合自杀基因的方法(如单纯疱疹病毒1型胸苷激酶[HSV-TK]与更昔洛韦联合使用)可以消除移植后肿瘤原始细胞，但使用该药物并不足以预防畸胎瘤的风险，还带来了较大的监管障碍。但令人欣慰的是，干细胞衍生的多巴胺神经元的最新研究，似乎已经消除了用于移植的最终细胞产品中的任何残留基因。

手术方案和移植后监测也是重要的考虑因素。应考虑在一次或两次手术中完成单侧或双侧手术，以降低分期手术可能增加的同种异体的致敏风险。

关于移植术后患者的随访，在初次临床试验中主要监测移植患者的安全性和耐受性问题，包括不良事件和磁共振成像(MRI)等脑扫描技术监测移植物过度生长的迹象。

此外，[18F]-DOPA-PET和[18F]-GE180-PET可以用来评估移植物中多巴胺神经元的功能特征。其次，对患者的运动、认知、精神和生活质量评估，如帕金森病综合评分表(MDS-UPDRS)、每日平均正常和不正常时间、Hoehn和Yahr分期、帕金森患者的生活质量问卷调查(PDQ-39)、和欧洲5维健康量表（EQ-5D-5）。此外，利用可穿戴设备可以在更长的时间内评估患者对治疗的反应。

总 结

在一些帕金森病患者中，胚胎干细胞移植已经证明了多巴胺神经元移植可以在人类帕金森病大脑中长期存活和发挥生理功能。

然而，这种治疗方式在其他试验中产生了不同的结果甚至是副作用，鉴于目前可选择的用于帕金森病治疗的方法并不单一，细胞移植这种治疗方式是否值得肯定，仍存在分歧。但最近的研究发现可以诱导成人大脑中的细胞原位转化为多巴胺神经元，从而在不移植细胞的情况下实现“细胞疗法”，从而开辟了一个全新的研究领域。

基于这些我们要更清晰认识到，虽然多巴胺神经元移植不能治愈PD，但可以显著地改变PD的病程基质进展，因此有必要去探索该治疗方法的潜在价值。