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干細(xì)胞作為神經(jīng)退行性疾病的潛在治療方法之肌萎縮側(cè)索硬化篇

干細(xì)胞具有巨大的治療潛力,多年來一直是研究的主題。大多數(shù)神經(jīng)系統(tǒng)疾病,如多發(fā)性硬化癥(MS)肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥(ALS)、阿爾茨海默氏?。ˋD)、帕金森氏?。≒D)和亨廷頓氏?。℉D),都是無法治愈或非常難以治療的。因此,人們尋求使用干細(xì)胞的新療法。干細(xì)胞移植往往是患者康復(fù)或減緩疾病癥狀進展的唯一希望。

近日,波蘭什切青波美拉尼亞醫(yī)科大學(xué)檢驗醫(yī)學(xué)系《Cellular and Molecular Neurobiology》期刊,發(fā)表了一篇使用干細(xì)胞作為特定神經(jīng)退行性疾病的潛在治療方法:綜述。

干細(xì)胞作為神經(jīng)退行性疾病的潛在治療方法之肌萎縮側(cè)索硬化篇

在對干細(xì)胞用于神經(jīng)退行性疾病的文獻進行分析后,得出了最重要的結(jié)論。干細(xì)胞療法在ALS、HD、PD治療中的有效性已得到證實。間充質(zhì)干細(xì)胞可減緩漸凍人癥的進展,并顯示出有希望的早期療效跡象。(鑒于內(nèi)容較多,本期著重將干細(xì)胞技術(shù)在肌萎縮側(cè)索硬化的臨床進展)。

臨床應(yīng)用干細(xì)胞治療神經(jīng)退行性疾病的類型有哪些?

所有發(fā)育的組織和器官均源自干細(xì)胞(SC)。這種類型的細(xì)胞可以長期自我更新和分裂。然而,它們只有在收到適當(dāng)?shù)男盘柡蟛艜I(yè)化。成體干細(xì)胞 (ASC) 只能轉(zhuǎn)化為一種細(xì)胞類型,例如骨骼肌細(xì)胞或表皮細(xì)胞,或產(chǎn)生一種細(xì)胞類型(來自單個胚層)。此外,它們可以分化成源自所有三個胚層(外胚層、內(nèi)胚層和中胚層)的多種細(xì)胞,這三個胚層是胚胎在發(fā)育過程中形成的區(qū)域。根據(jù)分化潛能,干細(xì)胞可分為全能細(xì)胞、多能細(xì)胞、專能細(xì)胞和單能細(xì)胞。

多能干細(xì)胞:多能干細(xì)胞 (PSC) 無限繁殖并分化為所有三個胚層的細(xì)胞。這兩個特性使PSC成為治療各種疾病和損傷的細(xì)胞療法的有吸引力的來源。與臨床應(yīng)用特別相關(guān)的是胚胎干細(xì)胞(ESC)和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)。第一個人類ESC系是從捐贈的人類胚胎中建立的,而由于捐贈胚胎的供應(yīng)有限,人類ESC的衍生在倫理和政治上仍然存在爭議。雖然這些細(xì)胞引起了倫理和免疫學(xué)方面的擔(dān)憂,但人類ESC研究向臨床實踐的轉(zhuǎn)化已經(jīng)開始。通過病毒介導(dǎo)的不同組重編程因子(OCT4、SOX2、KLF4和c-MYC或OCT4、SOX2、NANOG)過表達,從體細(xì)胞生成人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSC) 樣胚胎干細(xì)胞 (iPSC) 、和LIN28)于2007年在該領(lǐng)域開辟了更多機會。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞繞過了圍繞人類ESC的主要爭議,為個性化醫(yī)療提供了相同的益處和新視角(見圖1)。

圖1:干細(xì)胞在治療神經(jīng)退行性疾病中的應(yīng)用。
圖1:干細(xì)胞在治療神經(jīng)退行性疾病中的應(yīng)用。

使用干細(xì)胞治療五種神經(jīng)退行性疾?。?span id="ggggg0g4g8gg" class="xintheme_tag_link">漸凍癥、多發(fā)性硬化癥、帕金森病、亨廷頓病、阿爾茨海默病),即使在治療幾個月后也顯示出有希望的結(jié)果。通過神經(jīng)保護作用,干細(xì)胞可以延緩疾病的進展和免疫調(diào)節(jié)作用。然而,根據(jù)疾病類型的不同,使用相同類型的細(xì)胞具有不同的治療效果,例如,在ALS治療中使用間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)可以改善呼吸和運動技能,而在AD治療中則可以改善記憶力和運動能力。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞:誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSC) 具有與ESC相同的特性。因此,基于hiPSC的療法可以有效替代人類ESC,且不會破壞胚胎。與獲取人類ESC的侵入性方法相比,人類iPSC能夠通過特定因素和微創(chuàng)程序?qū)颊咛禺愋约?xì)胞進行重編程。

人類多能干細(xì)胞是細(xì)胞研究、細(xì)胞替代療法和疾病建模的良好來源。數(shù)百個人類ESC和iPSC系已被培育出來,用于治療各種神經(jīng)退行性疾病。

神經(jīng)干細(xì)胞:在神經(jīng)退行性疾病中具有巨大應(yīng)用潛力的干細(xì)胞無疑是神經(jīng)干細(xì)胞。除間充質(zhì)干細(xì)胞外,它們在臨床試驗中應(yīng)用最廣泛。NSC是指具有分化為神經(jīng)元和中樞神經(jīng)系統(tǒng)膠質(zhì)細(xì)胞潛力的細(xì)胞。

NSC由兩個基本特征定義:自我更新和多能性。在發(fā)育過程中,神經(jīng)干細(xì)胞(NSC)形成中樞神經(jīng)系統(tǒng)。最初,NSC(也稱為神經(jīng)上皮細(xì)胞)分化為放射狀膠質(zhì)細(xì)胞并增殖為神經(jīng)祖細(xì)胞(NPC)池。這些神經(jīng)干細(xì)胞和祖細(xì)胞 (NSPC) 代表這兩個群體,并被確定為成人中樞神經(jīng)系統(tǒng)中唯一的自我更新細(xì)胞類型。NSPC通過神經(jīng)發(fā)生遷移并分化為高度定義的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò),少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞通過膠質(zhì)細(xì)胞生成產(chǎn)生。因此,NSPCs是再生醫(yī)學(xué)研究的主線。神經(jīng)營養(yǎng)/生長因子、轉(zhuǎn)錄因子和經(jīng)典途徑等外在和內(nèi)在因素在發(fā)育和成年期間指導(dǎo)神經(jīng)發(fā)生和膠質(zhì)細(xì)胞生成。神經(jīng)干細(xì)胞(NSC)移植為開發(fā)潛在的強大的新的治療策略提供了基礎(chǔ),該策略適用于廣泛的臨床病癥,包括中風(fēng)和精神疾病,如自閉癥和帕金森病。

成體干細(xì)胞:也稱為成體干細(xì)胞,具有很高的增殖潛力,可以根據(jù)其來源組織分化成不同的細(xì)胞類型。成體干細(xì)胞會產(chǎn)生新組織以應(yīng)對損傷、疾病或定期維護。成體干細(xì)胞具有自我更新、克隆形成和多能性;它們的主要作用是維持組織穩(wěn)態(tài)。廣泛的臨床前和臨床研究已證明這些成體干細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能再生潛力,例如骨髓來源的單核細(xì)胞、造血干細(xì)胞、間充質(zhì)基質(zhì)/干細(xì)胞、成體干細(xì)胞)。因此,基于成體干細(xì)胞的療法在治療各種退行性疾病和使衰老組織恢復(fù)活力方面引起了廣泛關(guān)注。然而,它們的增殖性質(zhì)也使它們變得危險。保持干細(xì)胞靜止而不增加的機制失調(diào)可能導(dǎo)致癌癥。

間充質(zhì)干細(xì)胞骨髓和其他成體組織中存在著一群多能基質(zhì)細(xì)胞,它們可以分化成不同的骨骼組織,如骨、軟骨和脂肪(間充質(zhì)干細(xì)胞——MSC)。MSC可以從多種來源獲得,即骨骨髓(BM-MSC)、脂肪組織(AT-MSC)、胚胎組織(E-MSC)、臍帶血(CB-MSC)、成熟細(xì)胞重編程(iMSC)和圍產(chǎn)期組織沃頓氏膠(WJ-MSC)和羊膜。它們具有顯著的治療潛力,特別是在骨科應(yīng)用中。它們還可能在再生醫(yī)學(xué)和癌癥治療中發(fā)揮更廣泛的作用,如抗炎藥、免疫抑制劑和基因/蛋白質(zhì)治療的載體。更重要的是,它們不會引起畸胎瘤。它們易于分離并具有區(qū)分多能性的能力。

單能干細(xì)胞:最窄的分化可能性和多次分裂的獨特特性是單能干細(xì)胞的特征。后一個特征使它們成為再生醫(yī)學(xué)治療用途的有前途的候選者。這些細(xì)胞只能形成一種類型的成熟細(xì)胞(例如上皮細(xì)胞),與成體細(xì)胞相比保留了分裂的能力。在中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 中,當(dāng)神經(jīng)組織損傷是急性或慢性時,它們會出現(xiàn)在嗅覺上皮和室管膜中。因此,干細(xì)胞不僅對年輕人有效且富有生產(chǎn)力。在動物模型中,已經(jīng)開始開發(fā)使用人類干細(xì)胞的新療法。在治療神經(jīng)退行性疾病如肌萎縮側(cè)索硬化癥、帕金森?。?/p>

本綜述旨在表明,借助干細(xì)胞療法,不僅可以延緩帕金森病、阿爾茨海默病 (AD)、漸凍癥和亨廷頓舞蹈病等無法治愈的神經(jīng)退行性疾病的進展,而且最重要的是,可以消除神經(jīng)退行性疾病的根源問題。盡管迄今為止的結(jié)果存在爭議,但它們也表明純干細(xì)胞療法是一種重要且越來越實惠的治療選擇(見圖2)。

圖2:干細(xì)胞根據(jù)分化潛能進行分裂。
圖2:干細(xì)胞根據(jù)分化潛能進行分裂。

干細(xì)胞可以根據(jù)其分化能力進行劃分。兩個主要群體是多能細(xì)胞和成體生物體中發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞。正常情況下,成體生物體中不存在多能干細(xì)胞,它們是通過分離囊胚(胚胎干細(xì)胞)的內(nèi)細(xì)胞團而獲得的。它們能夠分化成所有三種細(xì)胞譜系的細(xì)胞。成體干細(xì)胞是多能的或單能的。多能干細(xì)胞能夠分化成一種譜系的多種細(xì)胞類型,而單能干細(xì)胞則分化成一種特定的細(xì)胞類型。多能和單能干細(xì)胞群可以存在于同一器官中,例如皮膚。

神經(jīng)退行性疾病

神經(jīng)退行性變或神經(jīng)細(xì)胞喪失是許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病的原因。它們可以是先天性的,也可以是后天性的,例如帕金森病、阿爾茨海默病、亨廷頓病、多發(fā)性硬化癥、肌萎縮側(cè)索硬化癥或脊髓性肌萎縮癥。在所有這些疾病中,觀察到不同的神經(jīng)細(xì)胞損失。

在大多數(shù)神經(jīng)退行性疾病中,這個過程很緩慢,需要數(shù)月甚至數(shù)年的時間。大腦老化是細(xì)胞退化的主要原因。盡管如此,許多因素都會加速這一過程,例如線粒體功能障礙、氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡激活(程序性細(xì)胞死亡)或神經(jīng)炎癥。蛋白質(zhì)聚集體的形成、局部神經(jīng)元死亡和持續(xù)進展的癥狀是神經(jīng)變性的典型特征。然而,關(guān)于這些疾病的發(fā)病機制和病因?qū)W的知識仍在遺傳學(xué)的各個領(lǐng)域進行研究。然而,早期診斷和治療是對抗這種疾病最有效的方法。人們對再生醫(yī)學(xué)越來越感興趣(見圖3)。

圖3:神經(jīng)退行性疾病發(fā)生的過程。
圖3:神經(jīng)退行性疾病發(fā)生的過程。

神經(jīng)退行性變是神經(jīng)細(xì)胞受損,導(dǎo)致整個神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙的過程。受損的神經(jīng)元工作能力較差,無法以正常效率與其他神經(jīng)元溝通,并最終死亡。它可能是由基因功能障礙引起的,該功能障礙破壞了正常蛋白質(zhì)的產(chǎn)生,導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)紊亂,無法發(fā)揮其功能,例如IT 15基因編碼的亨廷頓蛋白聚集在神經(jīng)元的細(xì)胞核中,從而抑制了作用各種蛋白質(zhì),包括關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子

干細(xì)胞與肌萎縮側(cè)索硬化癥

肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)漸凍癥是一種神經(jīng)退行性疾病,選擇性地影響大腦和脊髓的運動神經(jīng)元。隨著時間的推移,中樞(大腦)和外周(脊髓)運動神經(jīng)元消失,逐漸失神經(jīng)導(dǎo)致肌肉喪失。

這些神經(jīng)元的軸突被認(rèn)為是我們體內(nèi)最長的,可以從大腦皮層開始,延伸到脊髓的骶段。在美國,每年有6000名新患者被診斷患有ALS。ALS的患病率為每100,000人中有5.0人,大約有16,000至20,000人確診患有明確的ALS,預(yù)后為2-5年。ALS患病率最高的是白人、男性和 60歲或以上的人群。

全球范圍內(nèi),ALS發(fā)病的平均年齡為62歲 。ALS有兩種主要分類:散發(fā)性(特發(fā)性)和家族性。家族性ALS發(fā)生在大約5%至10%的ALS患者中,通常是由于顯性特征所致。散發(fā)性ALS包括所有其他ALS患者。散發(fā)性ALS受影響人群約占67%男性。在家族性ALS中,男女比例幾乎為1:1。

診斷主要通過臨床檢查結(jié)合神經(jīng)傳導(dǎo)研究(NCS)、肌電圖(EMG)和實驗室檢查(血細(xì)胞計數(shù)、電解質(zhì)、肝功能和甲狀腺功能檢查、肌酸激酶、紅細(xì)胞沉降率、抗核抗體、類風(fēng)濕因子)來確定、維生素B12、抗GM1神經(jīng)節(jié)苷脂抗體、免疫固定血清蛋白電泳和免疫固定24小時尿蛋白電泳。

ALS的主要初始癥狀是遠端下肢和手臂進行性單側(cè)無力,沒有緩解或復(fù)發(fā)。非典型癥狀包括情緒不穩(wěn)定、額葉型認(rèn)知功能障礙、體重減輕、癲癇發(fā)作和不伴肌無力的痙攣?;颊哌€可能出現(xiàn)其他癥狀,例如肌肉痙攣或癲癇發(fā)作、吞咽或咀嚼困難以及扣扣子等簡單任務(wù)。不幸的是,ALS患者意識到自己的功能逐漸下降。他們往往保留較高的心理功能,例如解決問題、推理、理解和記憶。

目前ALS沒有有效的治療方法,并且提議的基因或干細(xì)胞療法仍然具有挑戰(zhàn)性。表1列出了當(dāng)前ALS患者細(xì)胞療法的概述。

肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)
動物模型細(xì)胞類型治療效果文學(xué)
2009年人類人脊髓源性NSC1. 所有患者都能耐受治療,沒有出現(xiàn)任何與手術(shù)或干細(xì)胞植入相關(guān)的長期并發(fā)癥
2. 一名患者的臨床狀況出現(xiàn)改善
3. 在該弱勢群體中,脊髓對將細(xì)胞有效負(fù)載遞送至頸椎或胸腰椎具有良好的耐受性
彼得魯?shù)热恕? 2021 )
2011年人類子宮內(nèi)自然死亡的胎兒人類神經(jīng)干細(xì)胞 (hNSC)1. 術(shù)后18個月內(nèi)未觀察到治療導(dǎo)致疾病進展加劇
2. 相反,兩名患者在ALS-FRS-R量表上的運動分項顯示出暫時的改善
馬志尼等人 ( 2019 )
2016年人類骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 (BM-MSC)1. 暫無結(jié)果[NCT02881489]
2019年人類誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子(MSC-NTF)1. 病情進展快的患者,疾病進展率在早期時間點有所改善,
2. 2周后,腦脊液神經(jīng)營養(yǎng)因子增加,腦脊液炎癥生物標(biāo)志物減少,
3. 單劑量MSC-NTF細(xì)胞移植是安全的,并顯示出早期有希望的療效跡象
4. 在III期試驗中,MSC-NTF觀察到神經(jīng)炎癥、神經(jīng)退行性變和神經(jīng)營養(yǎng)因子支持的腦脊生物標(biāo)志物顯著改善,而安慰劑沒有變化
貝里等人。( 2019 )
2020年人類沃頓氏膠間充質(zhì)干細(xì)胞 (WJ-MSC)1. 患者的中位生存時間增加了一倍,
2. 通過ALSFRS-R測量,觀察到三種類型的疾病進展:進展率降低、無變化和進展率增加。然而,風(fēng)險收益比是有利的
3.未觀察到藥物的嚴(yán)重不良反應(yīng)
巴爾切夫斯卡等人。(2020
2020年人類自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BM-D MSCs)1. 病程自然快速的患者,治療后觀察到病情減緩,但事實證明該組太小,無法評估這些變化是否具有統(tǒng)計學(xué)意義斯維克等人。(2020
2021年人類間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)1. 患者在直至最后一次移植的整個期間內(nèi) ALSFRS-R 進展率有所改善
2. 反復(fù)鞘內(nèi)注射自體MSC對于ALS患者是安全的,并為與細(xì)胞注射間隔相關(guān)的中期臨床益處提供了線索
[NCT04821479]
表1:ALS的精選臨床試驗

神經(jīng)元萎縮的病因尚不清楚,也沒有減緩疾病進展的病因或治療方法。ALS的治療僅是對癥治療。病程取決于人的個性和生活環(huán)境。不幸的是,這種情況通常會在2-4年內(nèi)進展至死亡。唯一能緩解病程的藥物是利魯唑和依達拉奉。利魯唑降低谷氨酸毒性,但僅延長壽命約3個月,依達拉奉最近已獲得批準(zhǔn),但尚未顯示生存數(shù)據(jù)。細(xì)胞療法的重點是延緩疾病進展和抑制炎癥。目前的研究旨在選擇合適的細(xì)胞治療劑量。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞在肌萎縮側(cè)索硬化癥中的應(yīng)用

神經(jīng)退行性疾病,如ALS,具有高度的病因異質(zhì)性,具有多種遺傳原因、環(huán)境因素以及在衰老神經(jīng)系統(tǒng)的多細(xì)胞環(huán)境中發(fā)揮的復(fù)雜病理生理學(xué)作用。這種復(fù)雜性給體外建模帶來了重大挑戰(zhàn)。

然而,2006年人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (hiPSC) 技術(shù)的出現(xiàn)極大地改變了我們?yōu)榇祟惣膊?chuàng)建生理相關(guān)體外模型的能力。由于細(xì)胞供體的遺傳背景在細(xì)胞重編程過程中得以維持,hiPSC提供了一種極好的方法來評估致病突變對神經(jīng)退行性疾病中相關(guān)細(xì)胞類型(如神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞)的影響,否則這些細(xì)胞類型是不可接近的。除了單一栽培分化方案外。在ALS研究中使用hiPSC有多種選擇:

  • 1、hiPSC脊髓運動神經(jīng)元 (MN) 的直接分化,這是其在神經(jīng)發(fā)育、神經(jīng)變性研究和未來臨床潛在應(yīng)用研究中應(yīng)用的重要第一步。
  • 2、hiPSC分化為星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞。在ALS等神經(jīng)退行性疾病中,星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞被認(rèn)為通過促進大腦炎癥(神經(jīng)炎)在發(fā)病機制中發(fā)揮作用。在大腦和脊髓中,星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)元中發(fā)揮其主要功能并相互發(fā)出信號。盡管這些相互作用的變化與ALS相關(guān),但目前尚不清楚是什么觸發(fā)了神經(jīng)炎癥以及這些變化如何導(dǎo)致ALS的神經(jīng)退行性變。然而,通過調(diào)節(jié)MN-膠質(zhì)細(xì)胞通訊來控制神經(jīng)炎癥作為ALS的潛在治療策略正在積極研究中。
  • 3、hiPSCs分化為星形膠質(zhì)細(xì)胞,包括四個步驟(1)hiPSCs分化為神經(jīng)祖細(xì)胞(NPCs);(2) 神經(jīng)模式將星形膠質(zhì)細(xì)胞指定到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的特定區(qū)域;(3)長期培養(yǎng)或誘導(dǎo)膠質(zhì)生成開關(guān);(4)星形膠質(zhì)細(xì)胞終末分化和成熟。
  • 4、hPSC分化為小膠質(zhì)細(xì)胞,包括四個步驟 (1) 初始圖案化為與原條相對應(yīng)的細(xì)胞;(2)分化為成血管細(xì)胞和原始造血干細(xì)胞;(3)分化為骨髓祖細(xì)胞;(4)終末小膠質(zhì)細(xì)胞的分化和成熟。

然而,利用hiPSC進行建模面臨著許多挑戰(zhàn),例如技術(shù)重現(xiàn)性差以及缺乏對細(xì)胞間串?dāng)_的建模??赡艿慕鉀Q方案包括細(xì)胞純化策略和開發(fā)更復(fù)雜的多細(xì)胞和三維培養(yǎng)系統(tǒng)。

iPCS越來越多地用于ALS研究。盡管迄今為止發(fā)表的研究主要集中在基于iPSC的ALS細(xì)胞模型,用于疾病機制或藥物篩選。使用ALS小鼠模型對iPSC衍生的NSC移植進行的幾項研究顯示了治療的積極效果,包括延長壽命。

最近,據(jù)報道,帕金森病患者成功移植了iPSC衍生的多巴胺能神經(jīng)元,患者的癥狀和生活質(zhì)量顯著改善 ,不僅為帕金森病而且為ALS等其他神經(jīng)退行性疾病開辟了一條新的治療方法。

肌萎縮側(cè)索硬化癥中的間充質(zhì)干細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞

ALS基礎(chǔ)干細(xì)胞研究的總體目標(biāo)是通過防止衰弱神經(jīng)元進一步退化并通過神經(jīng)營養(yǎng)因子的產(chǎn)生和釋放調(diào)節(jié)周圍生態(tài)位來替換受損神經(jīng)元并逆轉(zhuǎn)其功能。

關(guān)于使用間充質(zhì)干細(xì)胞治療ALS的動物研究已取得了有希望的結(jié)果。例如,靜脈內(nèi) (IV) 和鞘內(nèi) (IT) 施用MSC已被證明可以抑制實驗性自身免疫性腦脊髓炎 (EAE)并促進脊髓損傷或誘導(dǎo)脫髓鞘后的髓鞘再生。 

在ALS小鼠模型中,靜脈內(nèi) (IV)、鞘內(nèi) (IT) 或鞘內(nèi)施用MSC可改善動物的運動性能并延長動物的存活時間。

誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞分泌高水平神經(jīng)營養(yǎng)因子(MSC-NTF)的臨床試驗取得了良好的結(jié)果,這是一種能夠靶向多種途徑的新型自體細(xì)胞療法,可以安全地減緩ALS疾病的進展。

48名患者接受了自體骨髓來源的MSC誘導(dǎo)分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子 (NTF)。它們通過同時鞘內(nèi)和肌內(nèi)注射的方式遞送給肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)參與者。在快速進展的受試者亞組中,疾病進展率在早期時間點有所改善。細(xì)胞給藥后2周,腦脊液神經(jīng)營養(yǎng)因子增加,腦脊液炎癥生物標(biāo)志物減少。結(jié)果表明,單劑量MSC-NTF細(xì)胞移植是安全的,并顯示出早期有希望的療效跡象。

圖源:神經(jīng)病學(xué)網(wǎng)截圖

在III期試驗中,參與者接受了三種鞘內(nèi)MSC-NTF或安慰劑治療。33%的MSC-NTF和28%的安慰劑參與者在28周時達到了臨床反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。對參與者在28周時的反應(yīng)率進行預(yù)先指定的分析,MSC-NTF為35%,安慰劑為16%。使用MSC-NTF觀察到神經(jīng)炎癥、神經(jīng)變性和神經(jīng)營養(yǎng)因子支持的腦脊生物標(biāo)志物顯著改善,而安慰劑則沒有變化?;颊邔χ委煹哪褪苄粤己?/strong>,但未達到統(tǒng)計學(xué)意義。然而,它提供了有關(guān)研究設(shè)計和治療反應(yīng)的潛在生物標(biāo)志物的重要信息,以供未來臨床試驗使用。與安慰劑組相比,患有這種疾病的臥床患者能夠保持更好的功能。

2019年,馬志尼等人進行了一項研究來評估施用人類神經(jīng)干細(xì)胞(hNSC)系列的可行性和安全性。18名ALS患者接受了hNSC顯微注射,注射到腰椎或頸脊髓的灰質(zhì)通路中。在移植前后對患者進行臨床、心理、神經(jīng)放射學(xué)和神經(jīng)生理學(xué)評估監(jiān)測。ALS功能評估量表的進展出現(xiàn)短暫下降(細(xì)胞給藥后1-4個月),并且沒有副作用或疾病進展。這種移植是高度標(biāo)準(zhǔn)化的細(xì)胞治療產(chǎn)品的第一個例子。它可以在體外重構(gòu)并穩(wěn)定擴增。鑒于這一點和潛在的治療效果,需要使用hNSC進行進一步的研究。

2016年,科學(xué)家開始研究自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 (BM-MSC) 對診斷為肌萎縮側(cè)索硬化癥患者的安全性和耐受性[NCT02881489]?;颊弑环譃閮山M:第一組——接受一次鞘內(nèi)注射,第二組——接受三次BM-MSC注射。隨后,BM-MSC將被應(yīng)用到腦脊液中。除其他外,將通過治療的安全性和不良事件的存在來評估治療的有效性,并且將監(jiān)測功能評定量表(FRS)以確定ALS進展率。然而,由于調(diào)查仍在進行中,這項研究的結(jié)果尚未揭曉。

另一方面,神經(jīng)干細(xì)胞療法通過在NSC的支持作用下保留剩余細(xì)胞來替換丟失的細(xì)胞。植入的人類NSC已被證明可以通過多種作用(包括產(chǎn)生神經(jīng)營養(yǎng)因子和減少神經(jīng)炎癥)延緩ALS小鼠模型的疾病發(fā)作和進展并提高總體生存率。膠質(zhì)細(xì)胞和NSC可以分泌影響神經(jīng)保護的神經(jīng)營養(yǎng)因子和抗炎因子。脊柱移植似乎對NSC最有效。

NSC的臨床前和臨床試驗中已經(jīng)進行了不同級別的鞘內(nèi)給藥,包括頸椎和腰椎級別。這些研究結(jié)果令人鼓舞,表明移植后,人類NSC成功整合到宿主組織實質(zhì)中,分化為膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元,并通過釋放生長因子(IGF-1、GDNF等)誘導(dǎo)有益作用和免疫調(diào)節(jié)。然而,仍然存在一些障礙,包括NSC在組織中的存活時間和免疫介導(dǎo)的同種異體移植排斥。

2009年,F(xiàn)DA批準(zhǔn)了第一個將人脊髓源性神經(jīng)干細(xì)胞移植到ALS患者體內(nèi)的1期臨床試驗,隨后進行了2期臨床試驗。這些研究證明了它們的安全性,但未能通過治療減緩疾病的進展。

2011年,Mazzini等人。在意大利批準(zhǔn)了一項人類胎兒神經(jīng)干細(xì)胞的1期臨床試驗,證明了其安全性和可行性。在這項臨床試驗的前4個月里,幾位患者通過人類胎兒NSC移植經(jīng)歷了短暫的改善。

根據(jù)之前的臨床前和臨床研究,未來需要開展更多工作才能從干細(xì)胞治療ALS中獲得最大益處。此外,建立細(xì)胞制備和移植的標(biāo)準(zhǔn)化方案將有助于為未來的臨床前和臨床研究生成準(zhǔn)確且可重復(fù)的數(shù)據(jù)。需要將臨床試驗與適當(dāng)?shù)男薷?、大量患者和長期隨訪相結(jié)合,才能獲得有關(guān)干細(xì)胞療法在ALS中的療效、安全性和可行性的重要見解。

參考資料:Cecerska-Hery?, E., P?ka?a, M., Serwin, N. et al. The Use of Stem Cells as a Potential Treatment Method for Selected Neurodegenerative Diseases: Review. Cell Mol Neurobiol 43, 2643–2673 (2023). https://doi.org/10.1007/s10571-023-01344-6

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