人类诱导多能干细胞治疗帕金森病

帕金森病（PD）是继阿尔兹海默症（AD）后第二大常见的神经退行性疾病，多由脑内产生多巴胺的细胞受损或凋亡引起，好发于60岁以上的老年人，成为肿瘤和心血管疾病之后威胁老年人身心健康的第三大杀手。据统计，目前全球约1000万老年人遭受PD的影响，每年对于该病的护理和治疗费用高达570亿美元，而这一数值还在持续上升^[1]。PD临床上以静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势平躺障碍为主要特征，目前仍没有根治的治疗手段。近年来，干细胞如人类胚胎干细胞（hESCs）、骨髓间充质干细胞、多能干细胞（iPSCs）等等，为PD的研究和治疗带来了新的希望。

iPSCs是指通过基因重排方法，对已成熟分化的细胞进行诱导，得到具有类似胚胎肝细胞的多向分化潜能性细胞。2006年，首先由Yamanaka等通过在类似胚胎干细胞培养条件下，通过特定的转录因子，即Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4等四种因子，将分化的小鼠体细胞重编程为胚胎干细胞样多能细胞，即诱导多能干细胞。1年后，他们四种转录因子的相同组合从人成纤维细胞中产生了人类诱导多能干细胞。自发现以来，研究者们改变转录因子导入方式，如利用替代载体，或者利用特定的小分子化合物改善并提高了iPSCs的安全性和低重编程率。 Matthias等发现来自小鼠的成纤维细胞和干细胞可使用非整合型腺病毒进行重编程获得4种转录因子。替代载体转座子是一种不含细菌的DNA且可在细胞中

高表达，协助从成人脂肪干细胞中产生iPSCs。其他替代载体还包括仙台病毒、质粒、RNA和重组蛋白^[2]。有研究表明，生物学试剂5-溴脱氧尿嘧啶核苷可以提高因子诱导的重编程效率。而且BrdU可以替代Yamanaka因子中最重要的Oct4 因子，与其他转录因子诱导iPSCs 产生。且基因突变实验证实在重编程所使用的浓度下，BrdU并不会导致基因突变及基因组的不稳定。深入研究小分子化合物信号通路可更好地理解重编程的调控信号网络，大大推动了iPSCs的研究发展。

PD是一种环境因素与遗传因素相结合的复杂疾病。近些年来，来自SNCA、LRRK2、PINK1和Parkin突变患者以及携带GBA突变的高危人类个体的体细胞被成功诱导到iPSCs并分化为DA神经元。人类把这些分化的DA神经元应用于研究PD的发病机制，发现了PD发病过程中调控因子、特殊的病理学特征、介导过程等等；同时，iPSCs被用于药物的筛选和再利用^[3]。在这些机制日益清晰的情况下，对人类探索PD的治疗药物及方案有着巨大的帮助。

目前PD治疗上主要以缓解症状为主，没有根治的治疗方法。临床上PD的治疗主要有药物治疗及手术治疗两种方式，药物治疗有多巴胺受体激动剂、左旋多巴类制剂、单胺氧化酶B 抑制剂等等，但仅能改善疾病的症状,不能有效地阻止病情的发展，且长期药物治疗会发生运动并发症如运动波动和异动。PD的手术治疗主要是DBS（脑深部电刺激），主要通过对脑深部特定核团的微电流刺激治疗运动障碍疾病，但也有导致神经系统功能缺损的风险。除了传统的临床治疗，如药物和DBS，细胞替代治疗为PD的有效治疗策略的开发提供了一个新的基础^[4]。 1987年，研究人员在瑞典首次将胎儿中脑腹侧组织移植到PD患者纹状体中，PD 患者的细胞治疗时代开始。

图1 诱导多能干细胞用于帕金森病(PD)疾病

目前细胞疗法在动物实验中广泛开展研究。研究人员在PD模型中对猕猴 iPSCs衍生的中脑DA神经元进行了长达2年的分析。他们观察到，单侧植入猕猴iPSCs后，运动功能逐渐改善，运动活性增加，无需任何免疫抑制。尸检分析显示了中脑DAns的存活和移植壳细胞的广泛生长。研究人员通过使用底板标记物 CORIN+对细胞进行分类，iPSCs衍生的DA祖细胞可以被有效地分离出来。当移植到6-OHDA受损的大鼠体内时，CORIN+筛选出的DA祖细胞存活并在体内分化为中脑DAns，导致运动行为显著改善，而没有形成肿瘤。2017年，日本科学家在前人的实验基础上，分别使用健康人和PD患者iPSCs诱导的DA前体细胞移植入患有PD的长尾猕猴脑内，并进行了长达两年的观察，发现这些细胞成功地在模型猴体内存活、增殖并发挥正常功能，成功缓解了模型猴肢体震颤的症状，而且无致瘤现象^[5]。现iPSCs移植治疗仍在动物实验阶段，相信在不久的将来,会逐步走向临床试验。诱导多能干细胞具有自我更新的潜能，能够分化为包括DA神经元在内的任何体细胞。此外，iPSCs具有类似于hESCs的特性，但可以由成人细胞如皮肤、脂肪组织和成纤维细胞产生，所以无相关的伦理问题。自体移植iPSCs也不会产生免疫排斥反应的风险^[6]。

干细胞近年来一直是学术界研究的热点，但其涉及伦理、宗教问题等，受到了很大的阻力；iPSCs 以其强大的多能性、较少的伦理问题和免疫排斥反应,拥有较好的应用前景^[7]。iPSCs可作为相关的帕金森细胞模型，用于药物筛选、疾病进展研究，最重要的是用于移植技术治疗PD。2018年8月日本科学家Takahashi开展了针对PD的诱导多能干细胞衍生细胞的第一个临床试验，招募者为PD中期患者，以移植细胞分泌多巴胺，刺激大脑纹状体神经元为治疗模式^[8]。随着临床试验的开展，iPSCs面临的障碍必将一一扫除，在多巴胺能细胞再生方面的应用必定给PD患者带来希望。

参考文献

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