神經干細胞移植治療神經退行性疾病的研究進展

龔 亮，陳秀生，彭紅波，丁 嵬

(1. 解放軍第458醫(yī)院，廣東 廣州 510602；2. 南方醫(yī)科大學何賢紀念醫(yī)院，廣東 廣州 511400)

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神經干細胞移植治療神經退行性疾病的研究進展

龔 亮1，陳秀生1，彭紅波2，丁 嵬1

(1. 解放軍第458醫(yī)院，廣東 廣州 510602；2. 南方醫(yī)科大學何賢紀念醫(yī)院，廣東 廣州 511400)

神經干細胞；神經退行性疾??；移植

干細胞是指具有自我更新及多向分化潛能的未分化或低分化細胞，能夠不斷分裂增殖，并在一定條件下分化成多種功能細胞和組織[1]。傳統(tǒng)觀點認為，神經細胞不可再生，神經損傷很難恢復。1992年，Reynolds等[2]首次證實了神經干細胞(neural stem cells，NSCs)的存在，提出神經干細胞的概念，此后興起了“如何以干細胞取代損傷和變性的腦組織”的研究熱潮，成為很多無法治愈的神經系統(tǒng)疾病，尤其是神經系統(tǒng)退行性疾病的新希望?，F(xiàn)將神經干細胞移植治療帕金森病、老年性癡呆、肌萎縮性側索硬化癥、亨廷頓氏病四大常見神經退行性疾病的國內外相關研究情況綜述如下。

1 神經干細胞移植對帕金森病的治療研究

帕金森病(Parkinson’s Oisease，PD)是一種緩慢發(fā)展的選擇性中腦黑質多巴胺能神經元變性缺失和紋狀體多巴胺含量減少的神經系統(tǒng)退行性疾病[3],是中老年常見的運動障礙性疾病之一?；颊弑憩F(xiàn)為震顫、肌肉強直、運動遲緩與體位平衡障礙等癥狀，目前尚無行之有效的根治方案，隨著我國人口的老齡化，這一類疾病將會越來越多。

傳統(tǒng)的帕金森病治療方法主要有藥物治療和手術治療。藥物治療包括目前常用的多巴胺替代藥——左旋多巴制劑，以及作為輔助藥物的多巴胺受體激動劑、鐵螯合劑、抗氧化劑等。但目前的藥物治療方法會產生不良反應且僅能部分改善其早期癥狀，并不能阻礙疾病的進展[4-5]。傳統(tǒng)的手術治療主要代表為腦立體定向毀損術或蒼白球毀損術+丘腦Vim核毀損術，但其創(chuàng)傷面積較大，適應證局限且遠期效果難保證。另外一種外科治療方法是結合立體定向技術將電極植入腦內，通過高頻電流進行深部腦刺激，其療效較好且不破壞腦組織，但會出現(xiàn)構語障礙和感覺異常等不良反應，遠期效果同樣不能確定，并且其高昂的費用亦不被一般患者家庭所接受[6]。而神經干細胞的發(fā)現(xiàn)為發(fā)展?jié)撛诘男炉煼裣孪Ｍ?/p>

目前應用于帕金森移植治療研究最鼓舞人心的案例來自于 Kefalopoulou等[7]所報道的2個病例。2例患者接受了人類胚胎腹側中腦組織的紋狀體移植作為帕金森病的恢復性治療，該組織富含多巴胺能神經母細胞。為評估這些移植物的長期效果，分別在移植后15和18年進行臨床評估，采用UPDRS量表評估運動功能以及運動并發(fā)癥。術后1年運動功能逐步改善，并維持至移植后18年，而這2例患者已經終止了并且保持無任何的多巴胺能藥物治療。上述案例表明多巴胺能細胞移植可為帕金森病患者提供極長期的癥狀性緩解。美國西北大學另兩名學者在2月份雜志中對該文進行了評論，稱該病例報道是在現(xiàn)有的領域內細胞移植數(shù)據(jù)中是“重要但是反常的”[8]，然而該報道也對未來干細胞源性細胞移植有潛在意義。報道證實了喪失功能的多巴胺能細胞可被新的神經元代替，并支配紋狀體，釋放多巴胺。他們認為，該2例患者在長期的隨訪中可保持運動功能無惡化或僅有輕微惡化，這可能歸功于治療的延緩疾病進展或神經保護作用。Yoon 等[9]將人腦來源的神經干細胞及人牙乳頭來源的干細胞分別移植入PD大鼠黑質，牙乳頭來源干細胞組所有大鼠均于2周后死于腫瘤，人腦來源神經干細胞組顯示出很好兼容性，部分植入細胞在受損部位定植，分化為多巴胺能神經元，不發(fā)生免疫排斥。后續(xù)實驗顯示，在第6周的時候檢測到多巴胺的分泌顯著性增加[10]。張曉英[11]取12周人胚胎腦組織體外培養(yǎng)擴增，計數(shù)5×106～2×107制作成混懸液4～6 mL，通過腰穿、頸動脈注射途徑植入30例帕金森病患者體內，1次/周，共3次。發(fā)現(xiàn)2周齡胚胎培養(yǎng)的神經干細胞可在體外穩(wěn)定擴增，并且具有分化為神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞的能力。通過隨訪發(fā)現(xiàn)神經干細胞移植能有效控制帕金森病病理進程、恢復受損腦功能，改善患者的神經功能，無明顯并發(fā)癥。2012年，由我國衛(wèi)生部教育司組織，中國醫(yī)藥生物技術協(xié)會承擔的“干細胞臨床應用安全性評估”，檢索中外數(shù)據(jù)庫2012年10月之前發(fā)表的關于干細胞臨床研究的中英文文獻，以嚴格標準篩選納入的74篇(神經干細胞納入7篇)分析顯示：神經干細胞移植多見于神經系統(tǒng)疾病，未發(fā)現(xiàn)嚴重不良反應，無致瘤性報道[12]。

2 神經干細胞移植對阿爾茲海默癥的治療研究

阿爾茲海默癥(Alzheimer’s disease ，AD)，俗稱老年性癡呆，表現(xiàn)為記憶缺失，漸進性的認知障礙，以及神經損傷。AD的病因及發(fā)病機制尚未闡明，特征性病理改變?yōu)棣碌矸蹣拥鞍壮练e形成的細胞外老年斑和tau蛋白過度磷酸化形成的神經細胞內神經原纖維纏結，以及神經元丟失伴膠質細胞增生等[13-14]，是多發(fā)與老年人的毀滅性神經系統(tǒng)疾病，目前尚無有效的治療方法。

在臨床上，常常使用乙酰膽堿酯酶抑制劑來增強膽堿能神經元缺失帶來的功能性病變，但是，該治療方案也只是用于暫時的功能改善，并無法從根本上改變病變的進程[15]。神經干細胞被認為能夠替換缺損神經組織，并能誘導內源性神經組織重建[16-17]。Lee等[18]嘗試將人來源的神經干細胞移植進AD小鼠模型體內，并于移植后第7周檢測到其定植、遷移及分化相關指標，其部分疾病表現(xiàn)，比如空間記憶能力、運動協(xié)調能力，相對于對照組得到一定程度的改善，并且減少了β淀粉樣蛋白沉積及抑制tau蛋白過度磷酸化，遺憾的是其長期認知能力改善效果并不明顯。Ager等[19]的研究卻顯示不一樣的結果。其研究顯示移植入的人源性神經干細胞對兩種AD小鼠轉基因模型的認知障礙及空間記憶能力均有改善作用，但是β淀粉樣蛋白沉積及tau蛋白過度磷酸化并未有顯著性改善，猜測可能和移植時機有聯(lián)系。Kim等[20]的研究顯示，移植的時機會對治療效果產生重要影響。他們將神經干細胞分別移植入13周齡及15周齡的AD模型小鼠：Tg2576模型小鼠[21]，并于2個月后分別檢測其學習及記憶能力、β淀粉樣蛋白沉積、tau蛋白過度磷酸化情況，結果和對照組相比，13周齡模型鼠各項相關指標改善明顯，然而15周齡的和對照組相比沒有顯著性差異。這提示移植時機對治療效果有影響，越早期移植治療效果越明顯。Blurton-Jones等[22]認為移植的神經干細胞通過分泌神經營養(yǎng)因子，如腦源性神經營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)，改變病變位置微環(huán)境，發(fā)揮一定治療作用。

3 神經干細胞移植對萎縮性脊髓側索硬化癥的治療研究

肌萎縮性脊髓側索硬化癥(Amyotrophic lateral sclerosis，ALS)，也稱為盧·格里克癥(Lou Gehrig’s disease)、漸凍人癥，是一種致命的神經退行性疾病[23]。病變累及腦與脊髓上下行運動神經元，導致肌肉無力、萎縮，言語、吞咽、呼吸功能障礙的遲發(fā)性神經變性疾病[24]，這種疾病極少如老年性癡呆般影響患者的高級神經活動，大多數(shù)晚期患者思維、記憶、人格和智力與發(fā)病前無異。

此病尚無行之有效的治療方式，目前多采用藥物治療及相應的輔助治療，但也無力回天，患者生存質量日益下降，大多數(shù)在診斷后5年內死亡[25]。因此，臨床工作者及患者寄希望于能夠利用干細胞治療開發(fā)新的治療方式。

大量的研究也證實神經干細胞在ALS的治療上具有潛在的治療效果。一項針對神經干細胞治療ALS的Meta分析結果顯示，將神經干細胞(人源或鼠源)移植入SOD1(G93A)ALS小鼠模型，疾病進程得到一定的延緩，存活時間較對照組延長。研究者認為這是由于移植的神經干細胞分泌的神經營養(yǎng)因子維持神經功能，并且抑制神經膠質形成及炎癥發(fā)生[26]。美國的一項正在進行的臨床實驗分別往12例ALS患者脊柱內注射神經干細胞，臨床評估顯示在注射后的第6個月到第18個月，疾病惡化明顯延緩，安全性也有所保障,后續(xù)研究仍在進行[27-30]。2014年，該團隊對椎管移植神經干細胞的患者進行跟蹤研究報道，利用FISH、IHC及qPCR等對移植細胞存活狀態(tài)進行檢測，結果顯示部分移植的細胞分化成神經元，并有部分仍保留其干細胞表型；直至移植后2.5年，仍檢測到有移植的細胞存活[26，31]。吉林大學中日聯(lián)誼醫(yī)院內分泌科利用神經干細胞移植治療肌萎縮脊髓側索硬化癥，第一階段給予靜脈輸注胚胎神經干細胞30 mL(5 000萬U)及胚胎多潛能干細胞30 mL(5 000萬U)，每次間隔3 d，15 d為1個療程；第二階段給予椎管鞘內注射胚胎神經干細胞1 000萬IU、2 000萬IU。每次間隔5～7 d，共注射3次。結果患者干細胞移植順利，吞咽功能和四肢肌力改善[32]。

4 神經干細胞移植對亨廷頓氏病的治療研究

亨廷頓氏病(Huntington disease，HD)是一種致命性的神經退行性疾病，表現(xiàn)為伴隨著腦細胞的損傷，患者運動、認知及行為能力的下降。此病多發(fā)于35～45歲的“黃金時期”?，F(xiàn)有的治療手段無法改變疾病的進程，大多數(shù)患者最后往往死于嚴重的腦萎縮導致的死亡[33-34]。新的治療方法亟待開發(fā)。

21世紀初，有研究者將流產胎兒的腦細胞移植給HD患者，跟蹤研究顯示，移植的外源細胞在患者腦損傷區(qū)域存活并檢測到分化[35]，患者的運動能力及認知能力也得到提升[36]。Rossignol等[37]將人流產胎兒端腦分離的神經干細胞移植如HD大鼠模型，結果顯示，相較于空白對照組，實驗組的運動能力得到提升，細胞損傷情況有所好轉。免疫組化的結果也提示，細胞定植并分化為星形膠質細胞和氨基丁酸(GABA)能神經元。作者認為該結果得益于移植細胞分泌的腦源性神經營養(yǎng)因子(BDNF)發(fā)揮的神經保護作用。神經干細胞移植治療另外一份聯(lián)合運用神經干細胞和骨髓間充質干細胞的研究顯示，聯(lián)合運用神經干細胞和骨髓間充質干細胞的HD大鼠，癥狀的改善比單純應用更顯著，并且持續(xù)的時間更長，并認為這是因為骨髓間充質干細胞的存在塑造了一個適合神經干細胞定植的微環(huán)境，更適宜神經干細胞存活并發(fā)揮作用[38]。這為后面的研究提供一個不一樣的思路。

5 展 望

再生醫(yī)學是當今國際的研究熱點，被定義為運用某些材料，比如干細胞或生物制劑，從根本上修復受損組織或系統(tǒng)，恢復其完整功能[39]，這為很多以前認為難治或不可治的疾病帶來希望。

神經退行性疾病是由于神經元或其髓鞘的缺失，隨著時間推移而惡化，以導致功能障礙。大腦和脊髓的細胞一般是不會再生的，過度的損害是毀滅性的，不可逆轉的。因此，移植外源性功能細胞被認為是一種可行的策略。而相對于神經系統(tǒng)疾病，神經干細胞自然而然成為此中焦點。

人神經干細胞/神經祖細胞主要有3個來源：①流產或夭折的嬰兒腦組織[40]；②部分疾病外科手術切除的特定區(qū)域[41]；③健康人死后的腦組織[42]。神經干細胞的運用繞不開倫理的坎，但是隨著社會及科技的進步，這個問題有望得到較好解決，或許未來iPS來源的神經干細胞能夠做到各項指標和神經干細胞沒任何區(qū)別，又或者未來腦組織能夠像器官捐獻那樣得到法律認可，這都不得而知。隨著前赴后繼的科研工作者們的努力，在神經干細胞的運用安全性及有效性上拿出更具說服力的證據(jù)，相信就離臨床運用就不遠了。

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陳秀生，E-mail： 13631341977@163.com

10.3969/j.issn.1008-8849.2016.35.040

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1008-8849(2016)35-3987-04

2016-06-20