帕金森病 (PD) 是最常見、最復(fù)雜的神經(jīng)退行性疾病之一，影響約0.3%的普通人群和1%–2%的65歲以上人群，其患病率在未來幾年內(nèi)將增加一倍或三倍隨著發(fā)達(dá)國家人口老齡化的數(shù)十年。人口老齡化帶來了巨大的社會經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，影響患者及其家人的生活質(zhì)量，并給支持他們的醫(yī)療保健系統(tǒng)帶來壓力。

PD的標(biāo)志之一是黑質(zhì)致密部 (SNpc) 中的多巴胺能神經(jīng)元進(jìn)行性喪失，導(dǎo)致基底神經(jīng)節(jié)內(nèi)多巴胺缺乏，并出現(xiàn)典型的帕金森病運(yùn)動癥狀（例如運(yùn)動遲緩、震顫和強(qiáng)直），如以及許多非運(yùn)動癥狀（例如抑郁、便秘、疼痛、泌尿生殖問題和睡眠障礙）。盡管多巴胺替代療法（例如左旋多巴或多巴胺激動劑）仍然是帕金森病的一線治療方法，并且使許多患者受益匪淺，但由于療效下降和副作用增加（例如運(yùn)動障礙），其治療窗受到限制。手術(shù)治療已被證明可以成功緩解帕金森病的某些癥狀。其中，深部腦刺激（DBS）通常用作一種非破壞性治療，通過在藥物治療無效時調(diào)節(jié)基底神經(jīng)節(jié)失調(diào)的輸出核，使PD患者的運(yùn)動功能正常化。盡管有效，但DBS也存在實(shí)際缺點(diǎn)，包括費(fèi)用較高、植入物感染的風(fēng)險(xiǎn)、植入硬件的腐蝕和/或遷移以及手術(shù)更換不可充電電池。

此外，還有一些與DBS可能的副作用相關(guān)的揮之不去的問題和擔(dān)憂，例如認(rèn)知惡化、言語障礙、抑郁、姿勢不穩(wěn)定和體重顯著增加。此外，這些治療方法僅提供對癥治療，到目前為止，沒有任何可用的治療方法能夠減緩、停止或逆轉(zhuǎn)疾病進(jìn)展。

多能干細(xì)胞（PSC）具有兩個顯著特征，即自我更新性和多能性，使它們能夠產(chǎn)生幾乎任何細(xì)胞類型。人類PSC有兩種主要類型：人類胚胎干細(xì)胞 (hESC) 和人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (hiPSC)。由于其獨(dú)特和非凡的功能，hESC和hiPSC都被認(rèn)為是疾病建模和藥物發(fā)現(xiàn)以及細(xì)胞移植方法的潛在工具。在過去的幾十年里，hPSC衍生的功能神經(jīng)元與內(nèi)源性神經(jīng)元的身份充分匹配，為PD的治療提供了關(guān)鍵進(jìn)展。

在這篇綜述中，我們將討論干細(xì)胞治療帕金森病的背景和最新進(jìn)展，涵蓋胎兒組織、hESC和hiPSC的使用。

帕金森病作為細(xì)胞治療的一個有前景的目標(biāo)疾病

PD是一種多因素神經(jīng)退行性疾病，由衰老、遺傳和環(huán)境因素復(fù)雜的相互作用引起。PD病理學(xué)的標(biāo)志是 SNpc中A9型中腦多巴胺能 (mDA) 神經(jīng)元 (mDAN) 以及含有α-突觸核蛋白的路易體和路易神經(jīng)突的逐漸喪失。這種損失導(dǎo)致的黑質(zhì)紋狀體多巴胺通路的漸進(jìn)性損傷被認(rèn)為是帕金森病主要運(yùn)動癥狀的原因。這種理解引領(lǐng)了細(xì)胞療法的新時代，重點(diǎn)是用多巴胺產(chǎn)生細(xì)胞替代失去的多巴胺能神經(jīng)支配，包括來自異種或流產(chǎn)的人類胎兒組織的腹側(cè)中腦多巴胺神經(jīng)元作為細(xì)胞來源。大量積累的數(shù)據(jù)表明，胎兒細(xì)胞移植具有顯著且長期從PD病理中恢復(fù)的潛力，為細(xì)胞替代療法提供了“概念驗(yàn)證”。圖1）。

我們將在下面更詳細(xì)地討論干細(xì)胞療法治療帕金森病的從實(shí)驗(yàn)室到臨床的進(jìn)展。

從6-9周大的流產(chǎn)人類胚胎中獲得的胎兒腹側(cè)中腦細(xì)胞的移植為支持PD細(xì)胞替代療法提供了概念證明。然而，使用流產(chǎn)的人類胚胎引起了倫理和實(shí)際問題。人胚胎干細(xì)胞 (hESC) 是生產(chǎn)mDAP的替代和可再生細(xì)胞來源，但存在與長期維持相關(guān)的有害突變積累的風(fēng)險(xiǎn)，并且需要免疫抑制以防止移植排斥?？梢愿鶕?jù)質(zhì)量評估（例如，無致瘤性或毒性），并可作為治療PD患者的通用來源，盡管需接受免疫抑制方案。雖然源自患者體細(xì)胞的hiPSC可能是最佳細(xì)胞來源，允許自體細(xì)胞移植而不會出現(xiàn)任何免疫排斥問題，但它需要額外的時間和費(fèi)用。

開發(fā)帕金森病的干細(xì)胞治療方法

中腦胎兒細(xì)胞移植作為早期概念驗(yàn)證研究——教訓(xùn)和挑戰(zhàn)

Lindvall等人于20世紀(jì)80年代初進(jìn)行的開放標(biāo)簽研究。首先表明，將從胎齡8-9周流產(chǎn)的人類胚胎中獲得的人類胎兒中腦多巴胺能神經(jīng)元移植到PD患者的紋狀體中，可以在人腦中存活，并導(dǎo)致嚴(yán)重僵硬、運(yùn)動遲緩、以及患者病情的波動。這可能是通過恢復(fù)紋狀體多巴胺能傳遞而發(fā)生的，揭示了使用胎兒組織進(jìn)行細(xì)胞移植治療的前景。

隨后，類似的開放標(biāo)簽研究在世界范圍內(nèi)進(jìn)行，結(jié)果表明，一些患者在長達(dá)二十年的時間里獲得了癥狀緩解和正常多巴胺信號的恢復(fù)。幾項(xiàng)后續(xù)研究顯示，尸檢證據(jù)表明，移植的胎兒組織支配宿主紋狀體，并在移植后24年內(nèi)廣泛生長。

然而，兩項(xiàng)NIH資助的雙盲、假對照臨床試驗(yàn)的結(jié)果未能提供統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的改善，56名移植患者中有18名（32%）甚至出現(xiàn)不良反應(yīng)，大多是病因不明的移植物誘發(fā)的運(yùn)動障礙。這種運(yùn)動并發(fā)癥的一個可能的解釋來自對胎兒細(xì)胞移植患者的體內(nèi)成像研究，這些患者的結(jié)局不佳，顯示共同移植的血清素能神經(jīng)元釋放不受調(diào)節(jié)的多巴胺。

盡管最初對這種方法的熱情因這些不令人滿意的臨床結(jié)果而受到挫傷，并且隨后在2000年代初暫停了胎兒細(xì)胞移植，但從這些胎兒細(xì)胞移植研究中吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)表明，PD細(xì)胞治療策略的進(jìn)步可能會改善患者生活質(zhì)量的潛力。為了實(shí)現(xiàn)這一想法，該領(lǐng)域的多個團(tuán)體發(fā)起了“G-Force PD”聯(lián)盟，合作開發(fā)臨床應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化細(xì)胞移植程序。

據(jù)此，Roger Barker及其同事發(fā)起了一項(xiàng)新的歐洲試驗(yàn)，使用人類胎兒腹側(cè)中腦 (fVM) 組織，稱為 TRANSEURO (?www.transeuro.org.uk?)，為PD患者開發(fā)一種有效且安全的方法。盡管長期隨訪研究表明，一些最初進(jìn)行胎兒移植的患者獲得了持續(xù)的運(yùn)動癥狀緩解，證明了細(xì)胞移植療法在治療PD中的功效。

用于同種異體移植的hESC衍生多巴胺細(xì)胞

從fVM細(xì)胞的臨床應(yīng)用中吸取的重要教訓(xùn)促使研究人員探索替代細(xì)胞來源，包括具有分化成多種細(xì)胞譜系能力的多種干細(xì)胞類型。多種干細(xì)胞類型已在體外和體內(nèi)得到鑒定和廣泛表征。

1981年小鼠胚胎干細(xì)胞 (ESC) 的分離和建立徹底改變了生物學(xué)研究，并因其無限的自我更新和多能分化潛力而引起了特別的興趣，能夠產(chǎn)生身體的任何細(xì)胞類型。隨后，湯姆森等人首先從人類囊胚中建立了 hESC 系，這種新的可擴(kuò)展細(xì)胞來源作為胎兒組織的替代品，開啟了臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化研究的新時代。

截至撰寫本文時，已有四項(xiàng)注冊臨床試驗(yàn)使用 hESC 衍生的多巴胺細(xì)胞或人孤雌生殖神經(jīng)干細(xì)胞作為移植治療的同種異體細(xì)胞來源（表格1）。其中，王等人于2017年啟動了第一個使用hESC的臨床試驗(yàn)（NCT03119636）?；谧罱呐R床前動物研究，美國Studer小組開展了一項(xiàng)1期臨床試驗(yàn)，以確定同種異體WA09 hESC衍生的mDA祖細(xì)胞 (mDAP) (MSKDA01) 治療晚期PD患者的安全性和有效性 (NCT04802733)?。

2017年，瑞典Malin Parmar團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃啟動一項(xiàng)歐洲臨床試驗(yàn)（STEM-PD試驗(yàn)），使用源自人類ESC的同種異體mDAP（EudraCT 2021-001366-38）。盡管使用hESC進(jìn)行細(xì)胞替代治療具有潛在益處，但這些hESC 衍生細(xì)胞與胎兒組織是同種異體，需要免疫抑制以避免移植排斥。由于感染和副作用（例如發(fā)生惡性腫瘤）的風(fēng)險(xiǎn)增加，免疫抑制的條件和持續(xù)時間仍然存在爭議，潛在的有害影響有待確定。

用于自體/同種異體移植的hiPSC衍生多巴胺細(xì)胞

2006年，Takahashi和Yamanaka首次報(bào)道了他們的突破性工作，表明他們可以將終末分化的小鼠體細(xì)胞恢復(fù)到類似ESC的狀態(tài)，此后稱為“誘導(dǎo)多能干細(xì)胞”。這項(xiàng)研究后不久，山中伸彌的小組和其他兩個小組使用相同或相似的重編程因子組成功地從人類體細(xì)胞中產(chǎn)生了hiPSC，為生成患者特異性hiPSC提供了前所未有的可能性，而無需考慮與破壞人類胚胎以獲得人類ESC相關(guān)的倫理問題。hiPSC技術(shù)的出現(xiàn)為干細(xì)胞生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開創(chuàng)了一個令人興奮的新時代，也為人類“培養(yǎng)皿中的疾病”模型和藥物發(fā)現(xiàn)提供了一個有用的平臺。

盡管歷史較短，但使用基于自體hiPSC的個性化細(xì)胞療法的治療益處是顯而易見的。首個評估自體hiPSC衍生細(xì)胞潛力的臨床試驗(yàn)由日本小組于2014年發(fā)起。曼代等人首先將自體hiPSC來源的視網(wǎng)膜色素上皮（RPE）移植到視網(wǎng)膜下患有晚期新生血管性年齡相關(guān)性黃斑變性的患者中，據(jù)報(bào)道該治療可改善患者的視力，證明了自體細(xì)胞療法的潛力。截至撰寫本文時，已經(jīng)開展了3項(xiàng)使用hiPSC衍生細(xì)胞治療PD患者的臨床試驗(yàn)（表格1）。

其中，Schweitzer等人發(fā)表了一份開創(chuàng)性的病例報(bào)告。最近提出了自體細(xì)胞替代療法的里程碑，因?yàn)樗麄冋故玖嗽醋訮D患者特異性hiPSC (IND17145) 的mDAP自體移植的可行性。此外，另一項(xiàng)臨床試驗(yàn)于2019年啟動，測試自體神經(jīng)干細(xì)胞對PD患者施用的功效（NCT03815071）。

然而，建立和表征患者特異性hiPSC的耗時費(fèi)力的過程和高昂的成本被認(rèn)為是個性化自體細(xì)胞替代療法應(yīng)解決的一大障礙。使用自體iPSC衍生細(xì)胞產(chǎn)品治療一名患者的費(fèi)用估計(jì)約為800,000美元。克服這些限制的一種可能性是使用基于同種異體 iPSC的“現(xiàn)成”細(xì)胞療法。這些人類白細(xì)胞抗原 (HLA) 匹配的細(xì)胞產(chǎn)品可以從共享最常見HLA類型的健康捐獻(xiàn)者中建立，因此可以針對大量患者群體，這將顯著減少每次治療的時間和成本。

此外，冷凍保存可以進(jìn)行嚴(yán)格的臨床前研究，以確定將移植到人體中的hiPSC衍生細(xì)胞產(chǎn)品的批次特異性功效。此外，關(guān)鍵的安全問題，包括致瘤潛力、脫靶效應(yīng)以及與手術(shù)輸送設(shè)備的兼容性，可以通過在臨床試驗(yàn)前評估冷凍保存的mDAP的質(zhì)量來解決。與此相符的是，高橋日本發(fā)起了一項(xiàng)單組、非隨機(jī)、開放標(biāo)簽1/2期研究，以評估同種異體hiPSC衍生的冷凍保存mDAP（與宿主具有不同程度的HLA匹配）治療7名PD患者的安全性和有效性2018年（京都審判）（UMIN000033564）。然而，這些同種異體細(xì)胞移植需要患者接受免疫抑制劑藥物，以防止受者可能出現(xiàn)的免疫排斥反應(yīng)。

hPSC衍生的mDAP臨床使用需要考慮的關(guān)鍵因素

為了充分發(fā)揮基于hPSC的PD細(xì)胞療法的潛力，移植細(xì)胞的安全性和有效性應(yīng)該保持一致。應(yīng)用hPSC衍生的mDAP作為治療PD患者的通用治療方法存在一些關(guān)鍵問題，如下所述：

自體干細(xì)胞與異體干細(xì)胞作為初始細(xì)胞來源

一般來說，所有用于臨床作為帕金森病患者長期治療的細(xì)胞產(chǎn)品都需要比用于發(fā)育和機(jī)制研究的細(xì)胞更高的安全水平。主要應(yīng)通過避免使用可能有害的病毒制劑和可整合或破壞宿主生理機(jī)能的遺傳物質(zhì)來確保移植細(xì)胞來源的安全。細(xì)胞移植治療的第一步是識別和選擇良好的干細(xì)胞來源，這需要考慮許多因素，包括 hPSC的基因組完整性。使用已充分表征的hESC系（例如WA09hESC系）可能有利于同種異體細(xì)胞移植的目的，因?yàn)槎陙碓S多研究人員已在基礎(chǔ)和臨床前研究中使用并充分表征了這些細(xì)胞系。

衍生用于移植的適當(dāng)多巴胺細(xì)胞類型

從hPSC中選擇性產(chǎn)生特定的mDA神經(jīng)元群是hPSC衍生物臨床應(yīng)用于PD患者需要考慮的另一個問題。

最佳細(xì)胞數(shù)

確定要植入的最佳細(xì)胞數(shù)量是PD細(xì)胞移植治療中應(yīng)考慮的另一個關(guān)鍵因素，因?yàn)檫@可能因細(xì)胞類型和活力、給藥途徑以及癥狀緩解程度而異。

hPSC衍生細(xì)胞移植物的安全性

移植細(xì)胞中未分化PSC的潛在致瘤風(fēng)險(xiǎn)是與轉(zhuǎn)化干細(xì)胞治療相關(guān)的主要問題之一。

對移植細(xì)胞的免疫反應(yīng)

移植細(xì)胞/組織被宿主免疫反應(yīng)排斥的可能性是干細(xì)胞移植治療帕金森病的另一個主要障礙和擔(dān)憂。如上所述，宿主免疫反應(yīng)是影響同種異體細(xì)胞移植的主要障礙之一，異體細(xì)胞移植與自體移植有根本的不同。

移植患者分層

細(xì)胞替代療法的成功臨床結(jié)果取決于接受者黑質(zhì)紋狀體多巴胺能系統(tǒng)的完整性。由于移植物在宿主紋狀體中的適當(dāng)神經(jīng)再支配可能在PD功能恢復(fù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，因此移植前受體體內(nèi)應(yīng)存在功能充分的黑質(zhì)紋狀體系統(tǒng)。

未來發(fā)展方向

低免疫原性PSC衍生的mDAN的應(yīng)用

考慮到PSC衍生細(xì)胞治療PD的成功取決于植入的mDAN與宿主患者之間的免疫匹配，毫無疑問，自體 hiPSC提供了理想且無限的細(xì)胞來源，可用于無需免疫的患者特異性治療。拒絕的擔(dān)憂。然而，盡管其有用，但從患者特異性體細(xì)胞生成和表征自體hiPSC以及擴(kuò)增和表征足夠數(shù)量的這些hiPSC以用于治療用途的過程是耗時、費(fèi)力且昂貴的。

細(xì)胞和基因聯(lián)合治療

除了細(xì)胞療法之外，基因療法也被廣泛探索作為治療帕金森病的一種選擇。

結(jié)論

干細(xì)胞研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展為對當(dāng)前治療策略難治的患者提供了新的治療選擇，為患者量身定制的造血干細(xì)胞可在體外和體內(nèi)分化成多種類型的細(xì)胞。盡管仍存在上述技術(shù)和科學(xué)挑戰(zhàn)，但越來越多的臨床前和臨床研究利用 hPSC 衍生物治療包括帕金森病在內(nèi)的人類神經(jīng)退行性疾病。盡管取得了這些進(jìn)展，但細(xì)胞移植治療帕金森病仍存在一些問題。例如，羅恩-阿爾特曼博士（Dr. Ron Alterman）最近對第一份描述自體 mDAPs 治療帕金森病患者的病例報(bào)告提出了以下批評：

1）盡管第一階段開放標(biāo)簽研究前景看好，但過去的細(xì)胞療法試驗(yàn)均以失敗告終；

2）安慰劑效應(yīng)可能是導(dǎo)致試驗(yàn)失敗的部分原因；

3）移植物誘發(fā)的運(yùn)動障礙等副作用是試驗(yàn)失敗的另一個原因；

4）細(xì)胞療法并不能解決PD的所有潛在病理生理機(jī)制。

雖然這些批評的出發(fā)點(diǎn)是細(xì)胞療法可能不會比目前已被證實(shí)的療法（如DBS和多巴胺藥物）更有效地控制癥狀，但目前這還不得而知，正在進(jìn)行的研究將有助于澄清這一問題。盡管如此，干細(xì)胞療法在概念上的優(yōu)勢在于，這種方法可減輕帕金森癥狀（如DBS或多巴胺藥物療法），恢復(fù)移植細(xì)胞與保留的宿主神經(jīng)元之間的突觸形成和多巴胺周轉(zhuǎn)，挽救帕金森病患者的運(yùn)動和非運(yùn)動障礙。

此外，與20世紀(jì)90年代末的胎兒細(xì)胞移植方法相比，目前基于PSC的治療方法還具有以下優(yōu)勢：

1）細(xì)胞重編程的新策略（包括使用諾貝爾獎獲獎方法進(jìn)行體細(xì)胞重編程）；

2）利用干細(xì)胞的實(shí)際能力，減少或消除移植排斥反應(yīng)；

3）系統(tǒng)制造方法，生成臨床級mDAPs，確保移植前的安全性和有效性。

雖然基于干細(xì)胞的帕金森病療法有一些局限性（例如，多巴胺相關(guān)干細(xì)胞療法可能無法糾正非多巴胺能病理學(xué)導(dǎo)致的所有已知帕金森病非運(yùn)動癥狀；沒有一種基于細(xì)胞的療法已成功進(jìn)行了三期臨床試驗(yàn)），而且使用hPSC衍生物可能會繼續(xù)引起人們對安全性和可行性的擔(dān)憂，但人們已經(jīng)并正在進(jìn)行密集的科學(xué)努力，以改進(jìn)和進(jìn)一步優(yōu)化基于hPSC的細(xì)胞治療方法，使其更安全、更有效、成本更低。

為了將我們的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為治療運(yùn)動型和非運(yùn)動型帕金森病癥狀的新型治療途徑，我們必須繼續(xù)努力，包括進(jìn)行基礎(chǔ)和臨床研究，以加深對帕金森病病因的了解。此外，在這一領(lǐng)域進(jìn)行大量的商業(yè)和政府投資對于克服實(shí)際限制（如制造mDAPs的成本）也很重要，這樣才能使基于hPSC的細(xì)胞療法成為一種可行的治療方法，供大量帕金森病患者使用。

參考資料：Cha Y, Park TY, Leblanc P, Kim KS. Current Status and Future Perspectives on Stem Cell-Based Therapies for Parkinson’s Disease. J Mov Disord. 2023 Jan;16(1):22-41. doi: 10.14802/jmd.22141. Epub 2023 Jan 12. PMID: 36628428; PMCID: PMC9978267.

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