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帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一種常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，臨床上以靜止性震顫、運(yùn)動(dòng)遲緩、肌強(qiáng)直和姿勢(shì)平衡障礙等運(yùn)動(dòng)癥狀為主，同時(shí)可出現(xiàn)感覺(jué)障礙、睡眠障礙、自主神經(jīng)功能障礙、精神障礙等非運(yùn)動(dòng)癥狀[1]。PD的主要病理特征是黑質(zhì)多巴胺(dopamine,DA)神經(jīng)元大量變性丟失和α-突觸核蛋白異常聚集所形成的路易小體的出現(xiàn)。PD的病因尚不清楚，一般認(rèn)為是由遺傳和環(huán)境因素的相互作用所引起。目前PD仍然缺乏有效的根治措施，臨床主要以改善癥狀的藥物治療為主，包括左旋多巴、DA受體激動(dòng)劑、單胺氧化酶或兒茶酚-氧位-甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑和抗膽堿能藥等，通過(guò)補(bǔ)充外源DA或增強(qiáng)剩余DA神經(jīng)元活性達(dá)到對(duì)癥治療的目的[2]。但藥物治療仍存在效果減退、癥狀波動(dòng)或異動(dòng)癥等副作用，嚴(yán)重影響了患者的生活質(zhì)量。近年來(lái)腦深部電刺激作為一種手術(shù)治療得到一定推廣，但亦只能改善運(yùn)動(dòng)癥狀，不能從病因上根治PD[2]。此外，以傳統(tǒng)中藥為代表的PD替代療法在現(xiàn)階段也往往只用于輔助治療[3]。因此，PD的癥狀后期控制難度較大，加上無(wú)有效的針對(duì)病因的神經(jīng)保護(hù)方法來(lái)阻止或延緩疾病進(jìn)程，使PD在治療上存在巨大的挑戰(zhàn)。細(xì)胞治療可從疾病根源即DA神經(jīng)元的丟失上解決問(wèn)題，為PD的治療重燃希望[4]。作者對(duì)PD細(xì)胞治療的歷史進(jìn)程和不同來(lái)源細(xì)胞治療的進(jìn)展和挑戰(zhàn)進(jìn)行歸納論述。

1 細(xì)胞治療帕金森病的歷史進(jìn)程

PD的細(xì)胞治療最早可追溯到20世紀(jì)70年代的瑞典，Olson及其同事揭示了胎兒腹側(cè)中腦(fetal ventral mesencephalic,fVM)DA神經(jīng)元存活和增殖的最佳孕齡，并證明可以通過(guò)同時(shí)移植組織和增長(zhǎng)因子增強(qiáng)其增殖能力[5]。之后，科學(xué)家在PD模型小鼠中進(jìn)行了腎上腺髓質(zhì)和fVM移植的臨床前試驗(yàn)，獲得了成功。腎上腺髓質(zhì)可產(chǎn)生兒茶酚胺，包括少量的DA，因此可以在一定程度上增加腦內(nèi)DA水平[5]。1985年，Backlund等首次進(jìn)行了PD患者的腎上腺髓質(zhì)細(xì)胞移植的臨床研究，但收效甚微；1987年，Madrazo等對(duì)該方法進(jìn)行了改善和推廣，但若干年后發(fā)現(xiàn)該方法并未起到改善作用，反而增加了精神障礙等術(shù)后并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)[5]。相比腎上腺髓質(zhì)細(xì)胞的臨床試驗(yàn)，fVM的移植相對(duì)有效，但由于fVM組織來(lái)源的年齡和數(shù)量不同，個(gè)體反應(yīng)差異大。1993年，fVM的臨床研究得到了美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的支持并相繼開(kāi)展，但結(jié)果均以陰性告終[6-7]。近年又有研究表明，經(jīng)過(guò)近20年的fVM移植可明顯改善患者PD癥狀，這一發(fā)現(xiàn)又重燃了大家對(duì)fVM移植治療的希望[8]。

20世紀(jì)90年代后，人們開(kāi)始嘗試其他細(xì)胞來(lái)源治療PD，如豬腹側(cè)中腦組織的異種移植物、自體移植的頸動(dòng)脈體細(xì)胞和與特定微載體連接的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞等，但均以失敗告終[5]。直到1998年，人類胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cells,ESCs)的建立才帶領(lǐng)PD細(xì)胞治療進(jìn)入新紀(jì)元。幾年后，人們從ESCs中分化出較多的可釋放DA的酪氨酸羥化酶(tyrosine hydroxylase,TH)陽(yáng)性神經(jīng)元[9]。2006年，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)的成功構(gòu)建為多種疾病提供了希望。同一時(shí)期，中腦DA神經(jīng)元被證實(shí)起源于底板細(xì)胞，而不是神經(jīng)上皮祖細(xì)胞。研究也表明，由底板細(xì)胞衍生的DA神經(jīng)元的強(qiáng)度與效能都與胎兒DA神經(jīng)元相當(dāng)。根據(jù)這一理論，人們能更精練地從iPSCs和ESCs中成功誘導(dǎo)出功能性的DA神經(jīng)元[10]，為將來(lái)的可能的臨床轉(zhuǎn)化和應(yīng)用積累了更多經(jīng)驗(yàn)。

2 胎兒腹側(cè)中腦細(xì)胞治療帕金森病

前期的隨機(jī)雙盲試驗(yàn)表明，雖然PD患者移植fVM后18F-dopa PET顯示DA水平明顯增高，尸檢也確認(rèn)有大量DA神經(jīng)元的存活，但兩者在帕金森病統(tǒng)一評(píng)分量表(uinfied Parkinson’s disease rating scale,UPDRS)上表現(xiàn)并無(wú)顯著性差異[7]。此外，56.5%患者出現(xiàn)了移植物誘發(fā)的運(yùn)動(dòng)障礙(graft-induced dyskinesias,GIDs)。出現(xiàn)GIDs的原因尚不清楚，可能與共同移植的5-羥色胺神經(jīng)元以不受調(diào)方式釋放DA有關(guān)[11]。另一研究顯示2名PD患者在移植fVM后運(yùn)動(dòng)癥狀顯著改善，并減輕了左旋多巴所致的異動(dòng)癥[12]。此外，移植后α-突觸核蛋白可出現(xiàn)從宿主到移植物的轉(zhuǎn)移，從而影響TH的表達(dá)[13]?？傮w而言，目前fVM細(xì)胞治療PD效果仍褒貶不一。最近，歐盟資助了1項(xiàng)多中心fVM移植臨床試驗(yàn)TRANSEURO[14]，并列出了詳細(xì)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，該研究更傾向于選擇年輕并處于疾病早期階段的患者作為研究對(duì)象，雖然這并不能完全代表PD的普遍狀態(tài)，但TRANSEURO仍被人們寄予了很高的期望[15]。

3 干細(xì)胞治療帕金森病

干細(xì)胞是指能夠自我更新并向多種細(xì)胞進(jìn)行分化的一類細(xì)胞。干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)為PD的治療提供了新希望，已成為細(xì)胞治療疾病的重要來(lái)源之一。目前為止用于PD治療研究的干細(xì)胞主要來(lái)源有ESCs、iPSCs、間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells,MSCs)、神經(jīng)干細(xì)胞、誘導(dǎo)DA神經(jīng)元和誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞等。

3.1 胚胎干細(xì)胞 ESCs進(jìn)行PD治療應(yīng)首先進(jìn)行體外分化，分化為DA前體細(xì)胞或DA神經(jīng)元后再移植到PD動(dòng)物模型中。早前，大鼠實(shí)驗(yàn)證實(shí)了ESCs的移植可顯著緩解運(yùn)動(dòng)癥狀[16]。近期中國(guó)科學(xué)院的科學(xué)家成功構(gòu)建了可用于臨床的人單性生殖的胚胎干細(xì)胞(human parthenogenetic embryonic stem cells,hPESC)[17]，移植到靈長(zhǎng)類動(dòng)物腦內(nèi)能顯著緩解PD運(yùn)動(dòng)癥狀和增加紋狀體DA含量[18]。鄭州大學(xué)也正式開(kāi)展了ESCs治療PD的臨床試驗(yàn)[19]。然而ESCs需從受精胚胎中獲得，這使其應(yīng)用受到極大的倫理學(xué)爭(zhēng)議。此外，ESCs在體內(nèi)仍然保留很強(qiáng)的增殖能力，成瘤風(fēng)險(xiǎn)仍是目前需要解決的一大問(wèn)題。已有研究者通過(guò)基因工程技術(shù)使轉(zhuǎn)錄因子MEF2在人ESCs中持續(xù)保持激活狀態(tài)，通過(guò)激活DA神經(jīng)元分化必須的Nurr1基因以促進(jìn)DA神經(jīng)元分化，從而抑制了ESCs在體內(nèi)的過(guò)度增殖[20-21]。

3.2 誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 iPSCs是從成體體細(xì)胞(例如皮膚成纖維細(xì)胞)重編程而獲得。iPSCs的來(lái)源使其具有允許自體移植并能持續(xù)供應(yīng)的特點(diǎn)。這一特點(diǎn)可以克服異體移植所導(dǎo)致的免疫排斥反應(yīng)，并避免ESCs類似的倫理問(wèn)題。從2008年開(kāi)始，人們陸續(xù)從PD患者中提取特異性的iPSCs，用于PD發(fā)病機(jī)制和表型確定的研究，為實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療做準(zhǔn)備[22-25]。已發(fā)現(xiàn)PD患者的iPSCs的DA神經(jīng)元較正常神經(jīng)元可產(chǎn)生雙倍的α-突觸核蛋白[26]，并且在神經(jīng)元成熟相關(guān)基因的表達(dá)上有明顯差異[27]。就iPSCs的臨床應(yīng)用而言，安全性和效能是一個(gè)主要問(wèn)題，目前已開(kāi)發(fā)了多種修飾方法以保證iPSCs的安全性，例如篩選出NCAM(+)/CD29(低)的iPSCs細(xì)胞[28]、只添加Oct3/4和Klf4[29]、添加重組蛋白等[30]。最近，Hallett等[31]將iPSCs在PD食蟹猴模型中進(jìn)行自體移植，發(fā)現(xiàn)在不使用免疫抑制劑的情況下，食蟹猴的行為障礙有了明顯的改善。另一臨床前試驗(yàn)也證實(shí)了人iPSCs源性DA神經(jīng)元移植到食蟹猴PD模型后有顯著療效且并無(wú)成瘤[32]。2016年和2018年，澳大利亞和日本已相繼啟動(dòng)了iPSCs治療PD的臨床試驗(yàn)[33]。

3.3 間充質(zhì)細(xì)胞 MSCs是一種多能成體干細(xì)胞，源自骨髓的多能細(xì)胞可以分化成中胚層譜系的各種細(xì)胞，但也具有分化成上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞的能力。將MSCs移植到PD小鼠紋狀體后可正常生存并表達(dá)TH[34]。有研究表明，將MSCs與具有藥理活性的微載體共同導(dǎo)入PD動(dòng)物模型后，可增加TH的表達(dá)，并緩解其行為學(xué)癥狀[35]。MSCs移植后的細(xì)胞功能修復(fù)作用可能與凋亡、泛素蛋白酶系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和免疫抑制相關(guān)可溶性分子的釋放有關(guān)，從而抑制DA神經(jīng)元退化過(guò)程中的微環(huán)境級(jí)聯(lián)反應(yīng)[36]。2010年，印度科學(xué)家進(jìn)行了MSCs單側(cè)自體移植治療PD的臨床實(shí)驗(yàn)，但由于樣本數(shù)和無(wú)對(duì)照等原因，該實(shí)驗(yàn)并未有效證實(shí)MSCs的療效[37]。2年后，該團(tuán)隊(duì)再次進(jìn)行了MSCs的體內(nèi)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在PD早期進(jìn)行移植的患者較晚期移植有更好的療效，該臨床試驗(yàn)也再次證實(shí)了MSCs移植的安全性[38]。國(guó)內(nèi)的臨床研究也顯示經(jīng)頸動(dòng)脈移植的臍帶源性MSCs后，PD患者的UPDRS評(píng)分明顯增高，腦組織功能有效改善[39]。目前關(guān)于MSCs治療PD的更多的臨床試驗(yàn)也已開(kāi)始[40]，其中細(xì)胞培養(yǎng)條件、移植數(shù)量和MSCs有無(wú)更好組織來(lái)源還需進(jìn)一步研究。

4 細(xì)胞治療帕金森病的挑戰(zhàn)

目前細(xì)胞治療PD的臨床應(yīng)用還存在很多挑戰(zhàn)：①保證細(xì)胞移植的安全性。在臨床前和臨床試驗(yàn)中，應(yīng)嚴(yán)格評(píng)估移植后成瘤性和術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。已證實(shí)細(xì)胞分選所得的高純度DA細(xì)胞可降低成瘤風(fēng)險(xiǎn)，減少移植物中5-羥色胺能神經(jīng)元的數(shù)量也可降低GIDs的發(fā)生。②合理選擇移植部位和有效引導(dǎo)移植細(xì)胞的移植。目前細(xì)胞移植部位的選擇呈現(xiàn)多樣化，合理地選擇移植途徑對(duì)療效有一定影響。③移植物在宿主腦內(nèi)的整合和建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的移植后細(xì)胞功能網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)環(huán)路。在臨床前試驗(yàn)中應(yīng)嚴(yán)格評(píng)估軸突生長(zhǎng)和DA釋放的能力及PD相關(guān)癥狀的改善程度，了解移植物的效力如生長(zhǎng)能力才能幫助確定移植細(xì)胞的數(shù)量。④臨床試驗(yàn)患者的選擇。為了證明細(xì)胞治療的安全性，應(yīng)選擇仍有治療價(jià)值但處于疾病相對(duì)后期的患者。為了證明療效，應(yīng)選擇PD早期的患者，因?yàn)榇藭r(shí)DA去神經(jīng)支配主要存在于尾狀殼核，還未在前腦擴(kuò)散[33,41]?？傊?，目前仍沒(méi)有一種完美的PD細(xì)胞治療方法，不同細(xì)胞來(lái)源治療PD各有利弊，但自從30多年前進(jìn)行了第1次臨床試驗(yàn)以來(lái)，PD的細(xì)胞治療已經(jīng)取得了穩(wěn)定的進(jìn)展，加上細(xì)胞移植尤其是干細(xì)胞技術(shù)的不斷發(fā)展，我們相信PD細(xì)胞治療的臨床前景將不可估量。