干細(xì)胞在神經(jīng)退行性疾病中臨床應(yīng)用的進(jìn)展初稿

1、干細(xì)胞在神經(jīng)退行性疾病中臨床應(yīng)用的進(jìn)展摘要 基于干細(xì)胞自我更新的特點(diǎn)，使其成為人類(lèi)疾病治療的前景可觀的細(xì)胞來(lái) 源。隨著對(duì)干細(xì)胞研究的不斷擴(kuò)展，干細(xì)胞用于疾病的臨床治療也在不斷地發(fā)展。 本文總結(jié)了近幾年來(lái)關(guān)于干細(xì)胞治療神經(jīng)退行性疾病帕金森病(Parki nsonsdisease, PD)、阿爾茲海默病( Alzheimer disease，AD)、亨廷頓舞蹈病 (Huntington s disease , HD)、肌萎縮性側(cè)索硬化癥(amyotrophic lateral sclerosis ALS)、年齡 相關(guān)性黃斑變性(Age related macular degeneration,AM

2、D )的研究進(jìn)展以及其臨床應(yīng)用。關(guān)鍵詞干細(xì)胞神經(jīng)退行性疾病臨床應(yīng)用1干細(xì)胞的發(fā)展自1981年英國(guó)的Eva ns和Kaufman用延緩著床的胚泡首次成功地分離了小 鼠胚胎干細(xì)胞以來(lái)全球便掀起了有關(guān)干細(xì)胞的研究熱潮。1998年11月，美國(guó)Thomson和Gearhart分別用胚胎干細(xì)胞和胚胎生殖細(xì)胞建立了人的胚胎干細(xì)胞 系,在體細(xì)胞與生殖細(xì)胞間架起了橋梁，為研究胚胎干細(xì)胞的發(fā)育，在體外培養(yǎng)人 體細(xì)胞和組織，利用ES細(xì)胞治療疾病提供了廣闊的發(fā)展前景。此后，干細(xì)胞的研 究便進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。如間充質(zhì)干細(xì)胞和2006年Takahashi和Yamanaka所提出的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞將進(jìn)一步推動(dòng)干細(xì)胞治療疾

3、病臨床應(yīng)用的發(fā)展1。2干細(xì)胞神經(jīng)退行性疾病的臨床應(yīng)用所有干細(xì)胞的研究目的都是基于對(duì)人類(lèi)生物學(xué)的探索，并用所獲得的知識(shí)治療人類(lèi)疾病。干細(xì)胞研究所產(chǎn)生的技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于再生醫(yī)學(xué)、細(xì)胞替代治療及藥物篩選等研究領(lǐng)域，為大量疾病的治療如神經(jīng)退行性疾病 提供新的手段， 成為了世界上最受人矚目的前沿科技領(lǐng)域之一 2。人們希望干細(xì)胞移植對(duì)一些 神經(jīng)退行性疾病的治療有所作用。 到目前為止，一些鼓舞人心的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證 明干細(xì)胞可以一定程度的補(bǔ)救神經(jīng)功能損傷，并已經(jīng)開(kāi)展和完成了一些臨床實(shí)驗(yàn) 3。帕金森病(Parkinsons disease PD)PD是最常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病之一，其病因與發(fā)病機(jī)制尚不明確

4、，病理 表現(xiàn)為多巴胺的合成減少。目前已經(jīng)成功的進(jìn)行了干細(xì)胞移植治療并使得癥狀部 分減輕，并且?guī)追N類(lèi)型的干細(xì)胞已經(jīng)經(jīng)過(guò)測(cè)試，有間充質(zhì)干細(xì)胞，嗅粘膜來(lái)源的神經(jīng)干細(xì)胞，人胚胎干細(xì)胞來(lái)源的多巴胺神經(jīng)元以及誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，這些研究表明了干細(xì)胞治療PD的可能性4-6。早期的細(xì)胞治療是用是以胎兒腹中腦組織 為多巴胺神經(jīng)元的來(lái)源，并取得了一定的臨床實(shí)驗(yàn)的成功。但是胎兒組織獲得和 倫理的限制性使得ES細(xì)胞成為了大量多巴胺神經(jīng)元的來(lái)源，向帕金森大鼠體內(nèi) 移植ES和MSC來(lái)源的多巴胺神經(jīng)元之后都有功能的恢復(fù)。作為一種可移植的胎兒腹中腦多巴胺神經(jīng)元(VMDA、神經(jīng)元的來(lái)源，基于ES和iPS對(duì)PD的細(xì) 胞治療正向臨床實(shí)

5、驗(yàn)邁步7。如研究者從SNCA三倍體病人中纖維生成細(xì)胞和 正常的一級(jí)親屬中分化出來(lái)大量的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞系。這一模型對(duì)研究PD神經(jīng)退行性的機(jī)制，診斷方法法以及藥物篩選藥理實(shí)驗(yàn)都非常有利8。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和病理機(jī)制知識(shí)的不斷積累，促進(jìn)了臨床試驗(yàn)的開(kāi)展，例如，最近，一個(gè)臨床實(shí)驗(yàn) 對(duì)PD病人進(jìn)行用單側(cè)移植自體骨髓分化來(lái)的間充質(zhì)干細(xì)胞到sublateralventricular 區(qū)產(chǎn)生了一定的作用 12 個(gè)月之內(nèi)沒(méi)有副作用和腫瘤的生成 9阿爾茲海默病( Alzheimers disease，AD )AD 是最常見(jiàn)的神經(jīng)退行所引起的老年癡呆癥之一 ,主要表現(xiàn)為腦細(xì)胞的廣 泛死亡， 神經(jīng)發(fā)生下降速度加劇，因此，增強(qiáng)

6、神經(jīng)發(fā)生或替換退化的神經(jīng)元或 許可以減緩 AD 的發(fā)病。 嚙齒動(dòng)物 AD 模型的 NPC 細(xì)胞移植海馬神經(jīng)突觸密度 和認(rèn)知功能都有所提高 10 。有研究者已經(jīng)獲得了散發(fā)的和家族性的 AD 病人的 iPSCs,可以用于對(duì)不同AD類(lèi)型的發(fā)病機(jī)制的研究，早期診斷和藥物反應(yīng)和篩 選等 11到目前為止，還沒(méi)有干細(xì)胞移植治療 AD 的臨床試驗(yàn)的報(bào)道 12。亨廷頓舞蹈病 ( Huntingtons diseas，e HD)HD 是一種目前尚不能治愈常染色體遺傳的神經(jīng)退行性疾病，由 htt 基因所 產(chǎn)生的多段谷氨酰胺蛋白所引起的大腦紋狀體部位的細(xì)胞退化或丟失。一直以 來(lái)，傳統(tǒng)的治療只是針對(duì)癥狀， 并沒(méi)有藥物和

7、其他的治療方法可以有效地減緩病 人紋狀體容量的減小。 所以擴(kuò)展以干細(xì)胞為基礎(chǔ)的治療對(duì)于降低神經(jīng)退行性疾病 的風(fēng)險(xiǎn)將非常有益。目前的研究已經(jīng)證明干細(xì)胞移植有修復(fù)HD的MSNs的潛能， 從胚胎和成體哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)分離的NSCs可在體外增殖并可移植到HD動(dòng)物模型腦內(nèi)13-18。研究者也進(jìn)行了一些相應(yīng)的臨床試驗(yàn)，Bachoud-LM 等對(duì)5例HD病人進(jìn)行了大腦內(nèi)移植胎兒神經(jīng)干細(xì)胞的臨床試驗(yàn)，兩年后，其中3例病人的運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知能力有所提高。這些研究都表明了干細(xì)胞移植治療HD的可能性19、20。在細(xì)胞替換的同時(shí)， 研究者不僅希望所移植的細(xì)胞能夠自我更新 還希望其能通過(guò)高分泌一些因子改善病變區(qū)的微環(huán)境，

8、 如通過(guò) HD 動(dòng)物模型紋狀 體注射高表達(dá)神經(jīng)膠質(zhì)來(lái)源的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子 (glial-derived neurotrophic ， GDNF) 的NPCs證明了移植細(xì)胞可以遷移并作用于病變區(qū)域 21-23。由于HD是htt基 因突變而引起的疾病， 即使移植了新的健康的神經(jīng)元， 鄰近細(xì)胞不斷地產(chǎn)生突變 的 HTTmRNA 和相應(yīng)的蛋白導(dǎo)致慢性損傷，對(duì) HD 的治療也達(dá)不到效果。所以 在以間充質(zhì)干細(xì)胞為基礎(chǔ)的治療的同時(shí)，應(yīng)該考慮敲除掉突變的 HTT mRNA 和 相應(yīng)蛋白 24-26。肌萎縮性側(cè)索硬化癥( amyotrophic lateral sclerosis， ALS )ALS 是中老年開(kāi) 始

9、發(fā)病的一種致死的神經(jīng)退行性疾病， 主要神經(jīng)病理表現(xiàn)是脊髓前角和初級(jí)運(yùn)動(dòng) 區(qū)的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元大量的退化。 近幾年來(lái)研究者們開(kāi)展了大量的以 阻止運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元 的退化的細(xì)胞治療 ALS 的研究，甚至在一期和二期臨床試驗(yàn)方面都已經(jīng)取得了 一些成果，許多研究表明幾種干細(xì)胞類(lèi)型如 NPCs和MSCs經(jīng)全身或直接脊髓注 射，可以減緩 ALS 嚙齒動(dòng)物模型的發(fā)病 27-30 。 最近，報(bào)道了一些用體干細(xì)胞 移植治療 ALS 的臨床試驗(yàn)，所有已公開(kāi)的臨床試驗(yàn)所用的細(xì)胞都是來(lái)之骨髓的 自體間充質(zhì)干細(xì)胞， 并取得了相對(duì)的安全性， 但是在一些案例中移植位點(diǎn)出發(fā)現(xiàn) 有脊髓腫脹的現(xiàn)象，所以目前即使用成體干細(xì)胞也不能排除成瘤性

10、31。隨著研 究的不斷深入， 世界上的不同地區(qū)也相應(yīng)的開(kāi)展了一些臨床試驗(yàn)，2009，年埃默里大學(xué)和Neural Stem Inc獲得FDA的支持，開(kāi)始對(duì)胎兒神經(jīng)干細(xì)胞移植治療 ALS 開(kāi)展了一期臨床試驗(yàn)。西班牙的 Universitario， Virgen de la， Arrixaca Spain 醫(yī)院 對(duì)自體骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療 ALS 開(kāi)展了臨床的二期試驗(yàn)，同樣以 色列的Hadassah Medical也對(duì)自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞開(kāi)展了二期試驗(yàn) 。隨著干細(xì) 胞治療 ALS 臨床試驗(yàn)的相繼展開(kāi)，大規(guī)模的臨床應(yīng)用終將會(huì)實(shí)現(xiàn)。年齡相關(guān)性黃斑變性（ Age related macular

11、degeneration，AMD ）AMD 是由基因和環(huán)境問(wèn)題所引起的一類(lèi)神經(jīng)退行性疾病， 干性 AMD 是 RPE 的 退化并導(dǎo)致光感受器的丟失所引起的， 目前還沒(méi)有完善的治療方法。 一系列的研 究工作已經(jīng)證明 RPE 細(xì)胞的移植有可能減緩或阻止 AMD 的致盲的發(fā)生 32-34 。 有人 已經(jīng)證明在動(dòng)物模型中胎兒的 RPE 移植有助于光感受器的恢復(fù)，甚至對(duì) AMD 晚期都有作用 35。但是胎兒來(lái)源的 RPE 細(xì)胞非常有限，不能滿足對(duì)其大 量的需求。在探索可更新 RPE 細(xì)胞來(lái)源的過(guò)程中，獲得人 ES 細(xì)胞來(lái)源的 RPE 樣細(xì)胞已經(jīng)成為可能。 2009 年有研究者報(bào)道了在培養(yǎng)基中添加煙酰胺（

12、維生素 B3）和TGF- B亞家族因子可以使人胚胎干細(xì)胞直接分化成 RPE細(xì)胞36。把這 些細(xì)胞移植到 RPE 引起的視網(wǎng)膜變性的動(dòng)物模型體內(nèi)可以修復(fù)提高光感受器和 視網(wǎng)膜的功能且無(wú)畸胎瘤形成，為其臨床應(yīng)用開(kāi)辟了新的道路 37、38 。 2010 Jo-Ling Liao 等研究證明了不同的干細(xì)胞可有效地分化成有功能的 RPE 細(xì)胞，并檢 測(cè)出了胎兒 RPE 所特有的 87 個(gè)基因，為人多能干細(xì)胞向 RPE 分化的保真度的 評(píng)價(jià)提供了分子標(biāo)記，增強(qiáng)了對(duì)利用hESC/hiPSC來(lái)源的RPE治療AMD的理解 39。2010年，美國(guó)FDA批準(zhǔn)了用來(lái)源于人胚胎干細(xì)胞的 RPE細(xì)胞治療AMD 的1/11

13、期臨床實(shí)驗(yàn)40。2012 Steven D Schwartz等第一次報(bào)道了將hESC來(lái)源RPE 的細(xì)胞移植到Stargardts macular dystrophy和AMD兩例病人的視網(wǎng)膜下腔的臨 床實(shí)驗(yàn)， 并都有視力的提高。 而且移植后的四個(gè)月之內(nèi)， 兩例病人中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)細(xì) 胞的惡性增長(zhǎng)或免疫介導(dǎo)的移植排斥反應(yīng) 41。雖然到目前為止，干細(xì)胞來(lái)源的 RPE 細(xì)胞治療 AMD 的安全性和有效性還未有大批的臨床支持， 但是隨著人們的 不斷努力，其規(guī)模化的臨床應(yīng)用終將會(huì)實(shí)現(xiàn)?？偨Y(jié) 由于干細(xì)胞治療良好的發(fā)展前景， 世界各地區(qū)也相繼的開(kāi)展了一些干細(xì)胞治 療的臨床試驗(yàn)。2011年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生院（NIH ）

14、將投入3.58億美金支持成體 干細(xì)胞研究。目前，美國(guó)食品藥品管理局（ FDA） 已批準(zhǔn)部分干細(xì)胞臨床應(yīng)用 研究計(jì)劃， 涉及的疾病包括退行性神經(jīng)病變， 如帕金森氏病、缺血性心臟病、 小兒腦部損傷、 Crohn 氏病，脊髓損傷， Batten 氏病等。美國(guó)加利福尼亞州的 杰龍（ Geron） 生物醫(yī)藥公司開(kāi)始啟動(dòng)首期胚胎干細(xì)胞人體臨床試驗(yàn) 42。英國(guó) 藥品與保健產(chǎn)品監(jiān)管局 （MHRA ）已經(jīng)許可針對(duì)視網(wǎng)膜黃斑變性開(kāi)展首個(gè)干細(xì)胞 人體治療試驗(yàn)。以色列 Pluristem 公司早先宣布，德國(guó)已批準(zhǔn)其利用人胎盤(pán)源貼 壁細(xì)胞并采用該公司的專(zhuān)利技術(shù)培養(yǎng)而成的用于治療重度下肢缺血癥下肢外 周動(dòng)脈疾?。≒AD）的藥物PLX-PAD進(jìn)入臨床試驗(yàn)。歐盟目前大約正在進(jìn)行40 個(gè)利用干細(xì)胞再生缺損或受損的組織或利用干細(xì)胞治療癌癥的臨床試驗(yàn)。在亞 洲，韓國(guó)政府大力投資干細(xì)胞研究，計(jì)劃到 2015 年， 干細(xì)胞研究年度經(jīng)費(fèi)將 從3300萬(wàn)美元提高到9800萬(wàn)美元。印度藥品管理局（DCGI）批準(zhǔn)了干細(xì)胞產(chǎn) 品的第一個(gè)臨床試驗(yàn)， 通過(guò)一個(gè)聯(lián)合的I期和II期臨床試驗(yàn)，評(píng)估干細(xì)胞產(chǎn)品 能否使心肌梗塞和重癥肢體缺血患者受益 43。自 20 世紀(jì) 90