多能干細(xì)胞技術(shù)治療帕金森病

多能干細(xì)胞技術(shù)治療帕金森病肖宇航20301050182技術(shù)原理：干細(xì)胞是什么？干細(xì)胞（stemcell）是一類具有自我更新、自我復(fù)制能力（self-renewing）的多潛能細(xì)胞。干細(xì)胞可以分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞，根據(jù)不同的分化潛能分類可分為全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞、單能干細(xì)胞，其具有多向分化潛能、無限地分裂、增殖等特性。iPS細(xì)胞誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞最初是日本科學(xué)家山中伸彌（ShinyaYamanaka）于2006年利用病毒載體將四個(gè)轉(zhuǎn)錄因子（Oct4,Sox2,Klf4和c-Myc）的組合轉(zhuǎn)入分化的體細(xì)胞中，使其重編程而得到的類似胚胎干細(xì)胞和胚胎APSC多能細(xì)胞的一種細(xì)胞類型。簡(jiǎn)單來講就是把四個(gè)在胚胎干細(xì)胞中高表達(dá)的基因Oct4,Klf4,Myc，Sox2轉(zhuǎn)入到成纖維細(xì)胞中，從而啟動(dòng)一系列的基因，讓細(xì)胞表達(dá)干性細(xì)胞應(yīng)該表達(dá)的基因，實(shí)現(xiàn)命運(yùn)的逆轉(zhuǎn)，成為多能性細(xì)胞。使用多能干細(xì)胞將其可以誘導(dǎo)分化成為不同功能的組織細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)組織、乃至器官的再造。多能干細(xì)胞在治療霍金森中的應(yīng)用情況：應(yīng)用簡(jiǎn)史帕金森已被證實(shí)其與黑質(zhì)內(nèi)核團(tuán)多巴胺能神經(jīng)元缺失有關(guān)，低水平的多巴胺會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)障礙。近期有文獻(xiàn)報(bào)道，導(dǎo)致帕金森的因素可能有腸道感染、線粒體功能紊亂等。帕金森目前還沒有治愈方法，使用藥物可改善癥狀，但不能阻止DA神經(jīng)元的繼續(xù)破壞。但干細(xì)胞療法可以修復(fù)受損的DA神經(jīng)元，重建大腦神經(jīng)回路，恢復(fù)多巴胺分泌水平。1987年，人類第一次將胎兒背側(cè)中腦組織移植進(jìn)PD患者腦中，使用免疫抑制劑的情況下，患者存活很多年。但由于倫理原因，胚胎干細(xì)胞應(yīng)用受到限制。隨后的間充質(zhì)干細(xì)胞也因資源難得無法順利應(yīng)用。2006年，TAKAHASHI將最終分化了的小鼠體細(xì)胞重新編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。緊接著，該小組也證明用類似的方法可以獲得人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。而2009年，KIM等通過直接遞送重編程的蛋白質(zhì)完成人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，與上一團(tuán)隊(duì)的方法相比，重編程的方法基因整合度更高。2012年，KIRKEBY等利用病毒將“重新編程的基因”導(dǎo)入成纖維細(xì)胞，讓未成熟的細(xì)胞能發(fā)育成所有類型的細(xì)胞。受此啟發(fā)，KIM終于發(fā)現(xiàn)4種可以誘導(dǎo)干細(xì)胞分化成功能性神經(jīng)元的因子。目前臨床試驗(yàn)進(jìn)行中，未投入到廣泛治療。2019年7月20日，在中國(guó)臨床試驗(yàn)注冊(cè)中心，一項(xiàng)《人源神經(jīng)干細(xì)胞治療早發(fā)型帕金森病伴運(yùn)動(dòng)并發(fā)癥的安全性與初步有效性評(píng)價(jià)》，的臨床試驗(yàn)獲得衛(wèi)健委批準(zhǔn)，采用鼻滴注的方法，在人體中展開干預(yù)性研究。干細(xì)胞分類及其應(yīng)用作用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞：骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞細(xì)胞移植能夠能明顯減少腦多巴胺的損傷與丟失，并且增強(qiáng)受損組織的細(xì)胞增生，這可能與其發(fā)揮抗炎作用并分泌多種生長(zhǎng)因子促進(jìn)神經(jīng)再生與修復(fù)有關(guān)。臍血間充質(zhì)干細(xì)胞：動(dòng)物在體試驗(yàn)表明臍血間充質(zhì)干細(xì)胞可同時(shí)發(fā)揮抗炎作用以改善損傷部位的微環(huán)境，促進(jìn)組織再生與修復(fù)，達(dá)到改善帕金森運(yùn)動(dòng)癥狀效果。目前臍血間充質(zhì)干細(xì)胞治療帕金森已登記的臨床試驗(yàn)均呈現(xiàn)招募在研狀態(tài)。脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞：有大量研究表明，脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞可通過各種方式體外誘導(dǎo)為多巴胺，是周圍神經(jīng)再生的理想細(xì)胞，可進(jìn)行腦內(nèi)移植促進(jìn)組織再生與修復(fù)，改善帕金森癥狀。臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞：人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞可以分化成為免疫保護(hù)作用的膠質(zhì)細(xì)胞，使外周神經(jīng)損傷后的軸突再生，起到神經(jīng)修復(fù)再生的作用。我國(guó)已有的臨床試驗(yàn)表明，通過頸動(dòng)脈移植臍帶源性間充質(zhì)干細(xì)胞，能夠明顯改善患者病情。簡(jiǎn)單原理圖（來自鄭大附一院）[3]經(jīng)過臨床試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)注射干細(xì)胞的帕金森患者對(duì)比使用傳統(tǒng)藥物療法的患者在功能評(píng)分上取得了更好的成績(jī)，也意味著干細(xì)胞起到了修復(fù)損傷神經(jīng)細(xì)胞以修復(fù)運(yùn)動(dòng)功能的作用。[2]除了直接進(jìn)行腦部移植干細(xì)胞研究人員發(fā)現(xiàn)可以通過作用復(fù)雜的腸道神經(jīng)系統(tǒng)間接干預(yù)神經(jīng)系統(tǒng)的修復(fù)。研究生人員在培養(yǎng)10-15天后產(chǎn)生腸神經(jīng)系統(tǒng)祖細(xì)胞，這些腸神經(jīng)系統(tǒng)祖細(xì)胞被移植到受體小鼠的腸內(nèi)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在移植后的3個(gè)月內(nèi)，這些祖細(xì)胞成功的存活了，最終分化為多種神經(jīng)元亞型和膠質(zhì)細(xì)胞。[3]這些細(xì)胞既填充了腸肌間神經(jīng)叢，也填充了腸粘膜下神經(jīng)叢，形成了與宿主緊密相互作用的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)過程中，研究人員也發(fā)現(xiàn)促使這個(gè)過程發(fā)生的重要因素——維甲酸，它可以幫助多能干細(xì)胞更好地分化。也就是通過誘導(dǎo)多能干細(xì)胞可以形成腸道神經(jīng)系統(tǒng)，并且可以和人體的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)緊密結(jié)合起來。而帕金森病有一個(gè)很重要的發(fā)病誘因就是神經(jīng)元之間連接的缺失?？赡芎芏嗳藭?huì)覺得大腦比腸道神經(jīng)系統(tǒng)更加復(fù)雜，但是實(shí)際上，我們的腸道神經(jīng)系統(tǒng)在日常生活中起到的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)被低估了——腸神經(jīng)系統(tǒng)分布在食道、胃、小腸和大腸、胰腺、膽囊和膽道的墻壁上。腸道神經(jīng)系統(tǒng)包含4億至6億條神經(jīng)，對(duì)于消化、液體吸收和與免疫系統(tǒng)的溝通等日常功能至關(guān)重要，其復(fù)雜程度可見一斑。同時(shí)腸神經(jīng)系統(tǒng)也和我們自己的大腦是存在著聯(lián)系的。2019年《神經(jīng)元》上發(fā)表的一篇文章證實(shí)明帕金森病起源于腸道細(xì)胞并將身體神經(jīng)元傳遞到大腦，它們通過迷走神經(jīng)進(jìn)行著信息傳遞。很多帕金森患者在患病之前都存在著便秘等腸道疾病。此前干細(xì)胞移植在治療帕金森病已經(jīng)取得了一系列的突破性成果，但只是僅限于改善癥狀，無法阻止疾病的發(fā)展，此次實(shí)驗(yàn)的成功為帕金森癥等神經(jīng)退行性疾病的治療帶來了新思路，也許腸道神經(jīng)系統(tǒng)治療的成功可以為帕金森病患者帶來新希望，等待未來技術(shù)有所突破。技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比傳統(tǒng)藥物治療以遞質(zhì)類、膽堿類藥物為主。1.傳統(tǒng)藥物治療方法A】前驅(qū)期主要針對(duì)非運(yùn)動(dòng)癥狀治療，緩解非運(yùn)動(dòng)癥狀，延緩疾病進(jìn)展，提高患者生活質(zhì)量，而非運(yùn)動(dòng)癥狀治療也將貫穿PD患者的整個(gè)治療過程。前驅(qū)期的診斷和分型有利于判斷疾病的發(fā)展方向，以及進(jìn)行個(gè)體化精準(zhǔn)治療。大量研究表明，GBA突變或富亮氨酸重復(fù)激酶2（leucine-richrepeatkinase2，LRRK2）突變攜帶者PD的患病風(fēng)險(xiǎn)更高。針對(duì)前者，前驅(qū)期PD患者可以使用HD抑制劑或者基因治療；針對(duì)后者，可以考慮使用LRRK2激酶抑制劑。根據(jù)非運(yùn)動(dòng)癥狀，PD可分為4種亞型：膽堿能型、血清素型、去甲腎上腺素型、混合型。膽堿能紊亂的患者更容易發(fā)展成癡呆，應(yīng)以多巴胺類藥物和膽堿酯酶抑制劑聯(lián)合治療；血清素型患者常有嚴(yán)重的疲勞感，可能發(fā)展成左旋多巴引起的運(yùn)動(dòng)障礙，應(yīng)以血清素活性藥物治療為主；去甲腎上腺素型患者主要表現(xiàn)為自主神經(jīng)功能障礙；混合型患者常發(fā)展成睡眠障礙。B】PD早期在原有基礎(chǔ)上可能出現(xiàn)復(fù)視、疲勞或疼痛等癥狀，丟失30％左右多巴胺能神經(jīng)元。早期PD的治療目標(biāo)是緩解運(yùn)動(dòng)癥狀，避免藥物短期或長(zhǎng)期的副作用。開始藥物治療前，應(yīng)根據(jù)患者的臨床表現(xiàn)特點(diǎn)、高危因素和患者的偏好來決定初始治療方案。如早發(fā)型PD患者（45歲以下），可以考慮使用抗膽堿能藥物，但由于其作用有限和神經(jīng)精神癥狀的副作用，這并不是用藥的首選。相應(yīng)地，老年患者應(yīng)盡可能不用或少用抗膽堿能藥，男性患者更容易誘發(fā)膀胱功能障礙。對(duì)于震顫為主的PD患者，更多人認(rèn)為與小腦-丘腦-皮質(zhì)環(huán)路相關(guān)，此型患者使用多巴胺能途徑治療方式一般效果不好，且容易出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)波動(dòng)和運(yùn)動(dòng)障礙，推薦針對(duì)非多巴胺能途徑進(jìn)行治療，初始治療可使用多巴胺受體激動(dòng)劑（dopaminereceptoragonists，DAs）普拉克索以及抗膽堿藥物，它們緩解震顫的效果良好。單側(cè)或雙側(cè)丘腦深部腦刺激、單側(cè)丘腦損毀術(shù)也適用C】中晚期不穩(wěn)定PD中晚期患者一般表現(xiàn)為中度的運(yùn)動(dòng)癥狀，但平衡癥狀不明顯，這一時(shí)期用藥要減少或防止運(yùn)動(dòng)并發(fā)癥的發(fā)生。左旋巴替代治療在PD疾病后期可誘發(fā)運(yùn)動(dòng)并發(fā)癥，主要包括運(yùn)動(dòng)波動(dòng)和異動(dòng)癥。步態(tài)和平衡是多巴胺抵抗最常見的問題。通過評(píng)估摔倒次數(shù)，發(fā)現(xiàn)抗膽堿藥物多奈哌齊和利凡斯的明能有效減少摔倒次數(shù)。針對(duì)“劑末”現(xiàn)象，可以采取縮短左旋多巴給藥間隔、改用左旋多巴控釋制劑、添加COMT抑制劑或者M(jìn)AO-B抑制劑、添加多巴胺受體激動(dòng)劑、加用金剛烷胺、深部腦刺激等方法治療，不增加異動(dòng)癥狀。另外，可考慮停用抗膽堿藥物。添加COMT抑制劑或者多巴胺受體激動(dòng)劑可以緩解“開-關(guān)”現(xiàn)象，避免異動(dòng)癥。異動(dòng)癥包括劑峰異動(dòng)、“關(guān)期”肌張力障礙和雙相異動(dòng)。劑峰異動(dòng)發(fā)生時(shí)，可依次調(diào)整抗膽堿藥物、MAO-B抑制劑、多巴胺受體激動(dòng)劑和左旋多巴劑量?！瓣P(guān)期”肌張力障礙，即晨僵，常發(fā)生在夜晚或早晨，建議睡前服用左旋多巴控釋制劑或長(zhǎng)效多巴胺受體激動(dòng)劑，也可起床后嚼服左旋多巴藥物。2.靶向蛋白免疫治療目前，免疫療法最重要的靶點(diǎn)即路易小體中的主要成分——α突觸核蛋白。α突觸核蛋白形成聚集體，在大腦中傳播、擴(kuò)散已經(jīng)成為PD的重要病理過程。針對(duì)這一靶點(diǎn)，有4種策略：A】減少α突觸核蛋白的合成——設(shè)計(jì)α突觸核蛋白mRNA的反義核苷酸，使其mrna降解。B】促進(jìn)α突觸核蛋白的降解——調(diào)節(jié)溶酶體膜蛋白葡萄糖腦苷脂酶，GBA）途徑。C】避免α突觸核蛋白錯(cuò)誤折疊和聚集———低聚物調(diào)節(jié)劑或抑制Caspase1減少C端截短體的形成。D】阻斷α突觸核蛋白聚集體的傳播———引起主動(dòng)或被動(dòng)免疫的疫苗。2.3非運(yùn)動(dòng)癥狀治療非運(yùn)動(dòng)癥狀都主要是對(duì)癥治療。非運(yùn)動(dòng)癥狀分為4類：神經(jīng)精神癥狀、自主功能障礙、睡眠障礙和其他方面。目前，5-羥色胺2A反向受體激動(dòng)劑匹莫范色林（pimavanserin）已經(jīng)在進(jìn)行臨床Ⅳ期試驗(yàn)，能有效緩解PD患者的妄想癥，并可減少藥物負(fù)擔(dān)。目前，還沒有明確有效治療睡眠障礙的藥物，但也沒有證據(jù)表明右佐匹克隆和褪黑素?zé)o效，其與安慰劑相比患者癥狀得到改善，因此，臨床常使用這兩種藥物，PD患者合并RBD首選褪黑素。沙芬酰胺可以有效緩解PD患者的慢性疼痛，改善睡眠質(zhì)量的臨床試驗(yàn)進(jìn)行到Ⅳ期。之前的研究和臨床試驗(yàn)表明，未發(fā)現(xiàn)有效治療淡漠的藥物。關(guān)于淡漠的治療藥物有新結(jié)論：乙酰膽堿酯酶抑制劑利伐斯的明在一項(xiàng)小樣本、高質(zhì)量的臨床試驗(yàn)中顯示有效，臨床上使用可能有用；多巴胺受體激動(dòng)劑吡貝地爾、羅替戈汀可能有用，[4]優(yōu)點(diǎn)：見效快，目前有較為成熟的治療方案，能夠最快地針對(duì)病情進(jìn)行治療。缺點(diǎn)：1】神經(jīng)藥物只能緩解震顫僵直等癥狀，作為病變神經(jīng)的推手，并不能修復(fù)損傷神經(jīng)。2】對(duì)患者早期的開始治療到晚期的重度神經(jīng)退化的過程是無能為力的。3】而且藥物會(huì)加大計(jì)量對(duì)于代謝也是存在一定負(fù)擔(dān)，后期藥效會(huì)減弱，最后直到患者死亡。對(duì)比下來，多能干細(xì)胞治療帕金森有以下優(yōu)點(diǎn)：1】治療效果比較好。應(yīng)用神經(jīng)干細(xì)胞進(jìn)行自我更新,在病變部位不斷增殖,重建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),產(chǎn)生神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子或神經(jīng)保護(hù)因子,從而抑制神經(jīng)變性,促進(jìn)神經(jīng)再生。與傳統(tǒng)藥物治療相比，起到治理病灶根本的作用2】干細(xì)胞移植可以修復(fù)神經(jīng)元，后期患者不會(huì)過于依賴藥物，沒有神經(jīng)性藥物帶來的激素紊亂等，減輕患者心理負(fù)擔(dān)，改善生活質(zhì)量。3】干細(xì)胞缺點(diǎn)：1】目前臨床試驗(yàn)還在進(jìn)行，哪怕是自體細(xì)胞移植也可能存在排異性問題2】如果患者由于基因問題，病情復(fù)發(fā)，是否還能再次應(yīng)用技術(shù)修補(bǔ)未得到解決3】技術(shù)目前面對(duì)定向誘導(dǎo)秀谷部位不夠精確地問題，而大腦是極為精密的器官，如果多能干細(xì)胞不受控制地增殖，相當(dāng)于罹患腫瘤，安全性有待臨床跟蹤?？偨Y(jié)：帕金森病是一種可怕的神經(jīng)退行性老年疾病，主要依賴α突觸核蛋白作用于其他神經(jīng)細(xì)胞，造成病理性毒害，導(dǎo)致神經(jīng)電位調(diào)控失誤，早中期可以使用傳統(tǒng)神經(jīng)遞質(zhì)或者膽堿類藥物進(jìn)行治療運(yùn)動(dòng)癥狀：如震顫、僵直等。晚期主要使用抗膽堿類藥物進(jìn)行中期運(yùn)動(dòng)癥狀治療?，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)針對(duì)α突觸核蛋白進(jìn)行的免疫靶向治療降解有毒蛋白來緩解癥狀。而非運(yùn)動(dòng)癥狀目前沒有更好的治療方法只能依賴傳統(tǒng)精神藥物控制抑郁癥狀。查詢到有關(guān)干細(xì)胞移植也可以作為治療神經(jīng)退行的方法，但迫于臨床試驗(yàn)沒有成熟，并沒有很好的投入到帕金森治療中。1中國(guó)科學(xué)雜志，ProgressinCellTherapyforParkinson’sDisease.SCIENTIASINICAVitae45(4),340-346(2015)。WUJianYu，ZHANGYu，CHENZhiGuo2HumanTrialsofStemCell-DerivedDopamineNeuronsforParkinson’sDisease:DawnofaNewEra’byR.A.Barker,M.Parmar,L.Studer,