多能干细胞技术治疗帕金森病

多能干细胞技术治疗帕金森病肖宇航20301050182技术原理：干细胞是什么？干细胞（stemcell）是一类具有自我更新、自我复制能力（self-renewing）的多潜能细胞。干细胞可以分为胚胎干细胞和成体干细胞，根据不同的分化潜能分类可分为全能干细胞、多能干细胞、单能干细胞，其具有多向分化潜能、无限地分裂、增殖等特性。iPS细胞诱导性多能干细胞最初是日本科学家山中伸弥（ShinyaYamanaka）于2006年利用病毒载体将四个转录因子（Oct4,Sox2,Klf4和c-Myc）的组合转入分化的体细胞中，使其重编程而得到的类似胚胎干细胞和胚胎APSC多能细胞的一种细胞类型。简单来讲就是把四个在胚胎干细胞中高表达的基因Oct4,Klf4,Myc，Sox2转入到成纤维细胞中，从而启动一系列的基因，让细胞表达干性细胞应该表达的基因，实现命运的逆转，成为多能性细胞。使用多能干细胞将其可以诱导分化成为不同功能的组织细胞，实现组织、乃至器官的再造。多能干细胞在治疗霍金森中的应用情况：应用简史帕金森已被证实其与黑质内核团多巴胺能神经元缺失有关，低水平的多巴胺会导致运动障碍。近期有文献报道，导致帕金森的因素可能有肠道感染、线粒体功能紊乱等。帕金森目前还没有治愈方法，使用药物可改善症状，但不能阻止DA神经元的继续破坏。但干细胞疗法可以修复受损的DA神经元，重建大脑神经回路，恢复多巴胺分泌水平。1987年，人类第一次将胎儿背侧中脑组织移植进PD患者脑中，使用免疫抑制剂的情况下，患者存活很多年。但由于伦理原因，胚胎干细胞应用受到限制。随后的间充质干细胞也因资源难得无法顺利应用。2006年，TAKAHASHI将最终分化了的小鼠体细胞重新编程为诱导多能干细胞。紧接着，该小组也证明用类似的方法可以获得人诱导多能干细胞。而2009年，KIM等通过直接递送重编程的蛋白质完成人诱导多能干细胞的转化，与上一团队的方法相比，重编程的方法基因整合度更高。2012年，KIRKEBY等利用病毒将“重新编程的基因”导入成纤维细胞，让未成熟的细胞能发育成所有类型的细胞。受此启发，KIM终于发现4种可以诱导干细胞分化成功能性神经元的因子。目前临床试验进行中，未投入到广泛治疗。2019年7月20日，在中国临床试验注册中心，一项《人源神经干细胞治疗早发型帕金森病伴运动并发症的安全性与初步有效性评价》，的临床试验获得卫健委批准，采用鼻滴注的方法，在人体中展开干预性研究。干细胞分类及其应用作用骨髓间充质干细胞：骨髓间充质干细胞细胞移植能够能明显减少脑多巴胺的损伤与丢失，并且增强受损组织的细胞增生，这可能与其发挥抗炎作用并分泌多种生长因子促进神经再生与修复有关。脐血间充质干细胞：动物在体试验表明脐血间充质干细胞可同时发挥抗炎作用以改善损伤部位的微环境，促进组织再生与修复，达到改善帕金森运动症状效果。目前脐血间充质干细胞治疗帕金森已登记的临床试验均呈现招募在研状态。脂肪间充质干细胞：有大量研究表明，脂肪间充质干细胞可通过各种方式体外诱导为多巴胺，是周围神经再生的理想细胞，可进行脑内移植促进组织再生与修复，改善帕金森症状。脐带间充质干细胞：人脐带间充质干细胞可以分化成为免疫保护作用的胶质细胞，使外周神经损伤后的轴突再生，起到神经修复再生的作用。我国已有的临床试验表明，通过颈动脉移植脐带源性间充质干细胞，能够明显改善患者病情。简单原理图（来自郑大附一院）[3]经过临床试验，发现注射干细胞的帕金森患者对比使用传统药物疗法的患者在功能评分上取得了更好的成绩，也意味着干细胞起到了修复损伤神经细胞以修复运动功能的作用。[2]除了直接进行脑部移植干细胞研究人员发现可以通过作用复杂的肠道神经系统间接干预神经系统的修复。研究生人员在培养10-15天后产生肠神经系统祖细胞，这些肠神经系统祖细胞被移植到受体小鼠的肠内，实验结果发现在移植后的3个月内，这些祖细胞成功的存活了，最终分化为多种神经元亚型和胶质细胞。[3]这些细胞既填充了肠肌间神经丛，也填充了肠粘膜下神经丛，形成了与宿主紧密相互作用的神经元网络。在这个过程中，研究人员也发现促使这个过程发生的重要因素——维甲酸，它可以帮助多能干细胞更好地分化。也就是通过诱导多能干细胞可以形成肠道神经系统，并且可以和人体的神经元网络紧密结合起来。而帕金森病有一个很重要的发病诱因就是神经元之间连接的缺失。可能很多人会觉得大脑比肠道神经系统更加复杂，但是实际上，我们的肠道神经系统在日常生活中起到的作用远远被低估了——肠神经系统分布在食道、胃、小肠和大肠、胰腺、胆囊和胆道的墙壁上。肠道神经系统包含4亿至6亿条神经，对于消化、液体吸收和与免疫系统的沟通等日常功能至关重要，其复杂程度可见一斑。同时肠神经系统也和我们自己的大脑是存在着联系的。2019年《神经元》上发表的一篇文章证实明帕金森病起源于肠道细胞并将身体神经元传递到大脑，它们通过迷走神经进行着信息传递。很多帕金森患者在患病之前都存在着便秘等肠道疾病。此前干细胞移植在治疗帕金森病已经取得了一系列的突破性成果，但只是仅限于改善症状，无法阻止疾病的发展，此次实验的成功为帕金森症等神经退行性疾病的治疗带来了新思路，也许肠道神经系统治疗的成功可以为帕金森病患者带来新希望，等待未来技术有所突破。技术的优缺点对比传统药物治疗以递质类、胆碱类药物为主。1.传统药物治疗方法A】前驱期主要针对非运动症状治疗，缓解非运动症状，延缓疾病进展，提高患者生活质量，而非运动症状治疗也将贯穿PD患者的整个治疗过程。前驱期的诊断和分型有利于判断疾病的发展方向，以及进行个体化精准治疗。大量研究表明，GBA突变或富亮氨酸重复激酶2（leucine-richrepeatkinase2，LRRK2）突变携带者PD的患病风险更高。针对前者，前驱期PD患者可以使用HD抑制剂或者基因治疗；针对后者，可以考虑使用LRRK2激酶抑制剂。根据非运动症状，PD可分为4种亚型：胆碱能型、血清素型、去甲肾上腺素型、混合型。胆碱能紊乱的患者更容易发展成痴呆，应以多巴胺类药物和胆碱酯酶抑制剂联合治疗；血清素型患者常有严重的疲劳感，可能发展成左旋多巴引起的运动障碍，应以血清素活性药物治疗为主；去甲肾上腺素型患者主要表现为自主神经功能障碍；混合型患者常发展成睡眠障碍。B】PD早期在原有基础上可能出现复视、疲劳或疼痛等症状，丢失30％左右多巴胺能神经元。早期PD的治疗目标是缓解运动症状，避免药物短期或长期的副作用。开始药物治疗前，应根据患者的临床表现特点、高危因素和患者的偏好来决定初始治疗方案。如早发型PD患者（45岁以下），可以考虑使用抗胆碱能药物，但由于其作用有限和神经精神症状的副作用，这并不是用药的首选。相应地，老年患者应尽可能不用或少用抗胆碱能药，男性患者更容易诱发膀胱功能障碍。对于震颤为主的PD患者，更多人认为与小脑-丘脑-皮质环路相关，此型患者使用多巴胺能途径治疗方式一般效果不好，且容易出现运动波动和运动障碍，推荐针对非多巴胺能途径进行治疗，初始治疗可使用多巴胺受体激动剂（dopaminereceptoragonists，DAs）普拉克索以及抗胆碱药物，它们缓解震颤的效果良好。单侧或双侧丘脑深部脑刺激、单侧丘脑损毁术也适用C】中晚期不稳定PD中晚期患者一般表现为中度的运动症状，但平衡症状不明显，这一时期用药要减少或防止运动并发症的发生。左旋巴替代治疗在PD疾病后期可诱发运动并发症，主要包括运动波动和异动症。步态和平衡是多巴胺抵抗最常见的问题。通过评估摔倒次数，发现抗胆碱药物多奈哌齐和利凡斯的明能有效减少摔倒次数。针对“剂末”现象，可以采取缩短左旋多巴给药间隔、改用左旋多巴控释制剂、添加COMT抑制剂或者MAO-B抑制剂、添加多巴胺受体激动剂、加用金刚烷胺、深部脑刺激等方法治疗，不增加异动症状。另外，可考虑停用抗胆碱药物。添加COMT抑制剂或者多巴胺受体激动剂可以缓解“开-关”现象，避免异动症。异动症包括剂峰异动、“关期”肌张力障碍和双相异动。剂峰异动发生时，可依次调整抗胆碱药物、MAO-B抑制剂、多巴胺受体激动剂和左旋多巴剂量。“关期”肌张力障碍，即晨僵，常发生在夜晚或早晨，建议睡前服用左旋多巴控释制剂或长效多巴胺受体激动剂，也可起床后嚼服左旋多巴药物。2.靶向蛋白免疫治疗目前，免疫疗法最重要的靶点即路易小体中的主要成分——α突触核蛋白。α突触核蛋白形成聚集体，在大脑中传播、扩散已经成为PD的重要病理过程。针对这一靶点，有4种策略：A】减少α突触核蛋白的合成——设计α突触核蛋白mRNA的反义核苷酸，使其mrna降解。B】促进α突触核蛋白的降解——调节溶酶体膜蛋白葡萄糖脑苷脂酶，GBA）途径。C】避免α突触核蛋白错误折叠和聚集———低聚物调节剂或抑制Caspase1减少C端截短体的形成。D】阻断α突触核蛋白聚集体的传播———引起主动或被动免疫的疫苗。2.3非运动症状治疗非运动症状都主要是对症治疗。非运动症状分为4类：神经精神症状、自主功能障碍、睡眠障碍和其他方面。目前，5-羟色胺2A反向受体激动剂匹莫范色林（pimavanserin）已经在进行临床Ⅳ期试验，能有效缓解PD患者的妄想症，并可减少药物负担。目前，还没有明确有效治疗睡眠障碍的药物，但也没有证据表明右佐匹克隆和褪黑素无效，其与安慰剂相比患者症状得到改善，因此，临床常使用这两种药物，PD患者合并RBD首选褪黑素。沙芬酰胺可以有效缓解PD患者的慢性疼痛，改善睡眠质量的临床试验进行到Ⅳ期。之前的研究和临床试验表明，未发现有效治疗淡漠的药物。关于淡漠的治疗药物有新结论：乙酰胆碱酯酶抑制剂利伐斯的明在一项小样本、高质量的临床试验中显示有效，临床上使用可能有用；多巴胺受体激动剂吡贝地尔、罗替戈汀可能有用，[4]优点：见效快，目前有较为成熟的治疗方案，能够最快地针对病情进行治疗。缺点：1】神经药物只能缓解震颤僵直等症状，作为病变神经的推手，并不能修复损伤神经。2】对患者早期的开始治疗到晚期的重度神经退化的过程是无能为力的。3】而且药物会加大计量对于代谢也是存在一定负担，后期药效会减弱，最后直到患者死亡。对比下来，多能干细胞治疗帕金森有以下优点：1】治疗效果比较好。应用神经干细胞进行自我更新,在病变部位不断增殖,重建神经网络,产生神经营养因子或神经保护因子,从而抑制神经变性,促进神经再生。与传统药物治疗相比，起到治理病灶根本的作用2】干细胞移植可以修复神经元，后期患者不会过于依赖药物，没有神经性药物带来的激素紊乱等，减轻患者心理负担，改善生活质量。3】干细胞缺点：1】目前临床试验还在进行，哪怕是自体细胞移植也可能存在排异性问题2】如果患者由于基因问题，病情复发，是否还能再次应用技术修补未得到解决3】技术目前面对定向诱导秀谷部位不够精确地问题，而大脑是极为精密的器官，如果多能干细胞不受控制地增殖，相当于罹患肿瘤，安全性有待临床跟踪。总结：帕金森病是一种可怕的神经退行性老年疾病，主要依赖α突触核蛋白作用于其他神经细胞，造成病理性毒害，导致神经电位调控失误，早中期可以使用传统神经递质或者胆碱类药物进行治疗运动症状：如震颤、僵直等。晚期主要使用抗胆碱类药物进行中期运动症状治疗。现在已经出现针对α突触核蛋白进行的免疫靶向治疗降解有毒蛋白来缓解症状。而非运动症状目前没有更好的治疗方法只能依赖传统精神药物控制抑郁症状。查询到有关干细胞移植也可以作为治疗神经退行的方法，但迫于临床试验没有成熟，并没有很好的投入到帕金森治疗中。1中国科学杂志，ProgressinCellTherapyforParkinson’sDisease.SCIENTIASINICAVitae45(4),340-346(2015)。WUJianYu，ZHANGYu，CHENZhiGuo2HumanTrialsofStemCell-DerivedDopamineNeuronsforParkinson’sDisease:DawnofaNewEra’byR.A.Barker,M.Parmar,L.Studer,