《Nature》:干细胞治疗进入临床:癌症、糖尿病和帕金森病的治疗或将很快问世

文摘   2024-12-21 15:10   中国香港  

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瑞典隆德斯科讷大学医院的一个团队正在准备一根针头,用于将细胞移植到患者大脑中以治疗帕金森症。



如今,全球已有超过100项临床试验正在测试干细胞在再生医学中的应用,标志着干细胞疗法的一个重要转折点。


编译 |  摩西

主编 |  摩西


安德鲁·卡西(Andrew Cassy)曾是电信研究部门的工作人员,直到2010年被诊断为帕金森病,迫使他提前退休。对自己病情的好奇,让他决定将其视为一个“工程问题”,并参与临床试验。卡西说:“我有时间,这是一种能为理解疾病并寻找有效治疗方法做出贡献的宝贵资源。


2024年,卡西成为了一项激进试验的参与者。在瑞典隆德的外科医生团队中,医生们将从人类胚胎干细胞(ES细胞)衍生的神经元植入卡西的大脑。目标是这些神经元能够替代受损的大脑组织。


这项试验是全球超过100项干细胞临床试验中的一部分,旨在探索干细胞如何在癌症、糖尿病、癫痫、心力衰竭及一些眼病的治疗中,替代或修复受损的组织。这些试验与一些不合规诊所推广的疗法不同,后者所用的干细胞不能形成新的组织。


这些试验大多数规模较小,主要关注干细胞治疗的安全性。目前,干细胞治疗仍面临许多挑战,其中之一就是如何确定哪类细胞最适合用于特定治疗,以及如何解决免疫抑制药物的问题。这些药物虽然能防止人体排斥移植细胞,但也会增加感染的风险


尽管如此,干细胞治疗的临床研究已迎来了转折点。经过数十年的研究与伦理、政治争议,干细胞在组织再生中的潜力正被广泛测试。杰克逊实验室的干细胞专家马丁·佩拉(Martin Pera)指出:“进展的速度令人瞩目,从我们第一次学会在培养瓶中培养人类干细胞,到现在,仅仅过去了26年。



01.

寻找来源


卡西的症状最早出现在44岁时,他的手指出现了持续的震颤。帕金森病的典型症状源于大脑黑质中多巴胺神经元(A9细胞)的退化,这些细胞负责分泌多巴胺。尽管多巴胺替代药物有效,但药物副作用显著,包括不受控制的运动和冲动行为。随着病情发展,这些药物的疗效逐渐减弱,副作用却逐渐加重。


替代退化的多巴胺神经元这一想法由来已久。胚胎干细胞(ES细胞)具有多能性,可以分化为大脑、心脏、肺等多种专门细胞。因此,理论上,干细胞可以修复任何受损的组织。


1987年,瑞典首次进行干细胞移植实验,使用的是来自流产胎儿的大脑神经元,这也是当时唯一可以提供未成熟神经元的来源。此后,已有超过400名帕金森患者接受了这种移植,试验结果不一。部分患者未见明显改善,甚至出现了副作用。但也有一些患者的症状明显改善,甚至不再需要服用多巴胺类药物。


试验参与者的脑部 MRI 扫描可用于规划针头将细胞输送到何处


总体来看,研究表明这种方法在某些情况下是有效的,有时甚至能够显著改善患者的症状,”剑桥大学的神经学家罗杰·巴克(Roger Barker)表示,“但我们迫切需要一种更可靠的细胞来源。


胎儿大脑组织来源的不稳定性,和某些伦理、宗教上的反对意见,使得这种材料的使用一直面临挑战。此外,寻找足够的材料来进行移植手术本身也存在困难。


随着技术的进步,干细胞治疗的前景得到了显著改善,特别是人类胚胎干细胞(ES细胞)和诱导多能干细胞(iPS细胞)的出现,使得研究者可以从更可控的来源提取专能细胞。iPS细胞是通过将成人细胞重新编程为未成熟状态获得的。今天,科学家们已经能够稳定地生产大量高质量的细胞,以满足临床治疗的需求。


哥本哈根大学的干细胞研究者阿格尼特·基尔克比(Agnete Kirkeby)及其团队对全球再生干细胞的临床试验进行了广泛的调查。截至2024年12月,他们发现全球范围内有116项临床试验已经批准或完成,其中约一半使用人类胚胎干细胞作为起始材料。


剩余的试验则使用诱导多能干细胞(iPS细胞),这些细胞要么来自现成的细胞库,要么是通过从患者自己的皮肤或血液细胞中提取并重新编程制作的。有12项试验专注于利用干细胞衍生的多巴胺产生细胞来治疗帕金森病。



02.

帕金森症的希望


卡西参与的试验由巴克共同主导,另一个更先进的试验由位于马萨诸塞州剑桥市的BlueRock Therapeutics公司主办,向参与者提供了来自人类胚胎干细胞的A9前体细胞。初步报告显示,经过两年治疗,治疗安全且有一定疗效,尤其是接受较高剂量治疗的患者。迄今为止,所有帕金森病的临床试验中,均未报告出现类似传统多巴胺类药物所引发的不可控运动副作用。


与心脏、胰腺和肾脏等其他器官相比,大脑是最容易使用干细胞治疗的器官之一。一个主要的优势是,大脑免疫系统的保护作用较强,能够有效阻止免疫系统摧毁外来细胞。帕金森试验中的参与者仅需在术后接受一年免疫抑制药物治疗,而其他器官的患者通常需要终身服用免疫抑制药物。


同时,大脑也表现出显著的适应能力。A9多巴胺神经元通常位于黑质,并向前脑的壳核发出突触,释放多巴胺。然而,神经外科医生通常会将前体细胞直接植入壳核,因为这个位置较容易手术进入。巴克指出,大脑对于胎儿组织和移植到“错误”部位的细胞的适应能力,展示了大脑的聪明与灵活


在癫痫治疗方面,另一项临床试验也取得了突破。美国加州旧金山的Neurona Therapeutics公司进行的试验中,外科医生将来自人类胚胎干细胞的中间神经元移植到10名难治性癫痫患者的大脑中。这些患者的癫痫发作频繁且严重,无法通过药物控制,甚至无法独立生活。


移植了干细胞衍生细胞的大鼠大脑被放在冰上并切成薄片,以备分析


一年后,前两名患者的癫痫发作几乎消失,并持续了两年。其他大多数患者的癫痫发作频率也大大降低。公司报告称,治疗没有带来严重副作用,也未出现认知损害。去年6月,美国FDA为该疗法授予了快速通道认证,加速了其监管审批。


与大脑类似,眼睛也具有较强的免疫屏障,因此成为干细胞治疗的另一热门领域。基尔克比及其团队已经确认了29项针对眼部疾病的临床试验,特别是针对年龄相关黄斑变性等眼科疾病。尽管其他器官没有同样的免疫保护,但它们也与许多重大疾病相关,尤其是心力衰竭和1型糖尿病,这些疾病与器官细胞的退化或破坏密切相关。



03.

超越大脑和眼睛


虽然其他疾病的干细胞治疗进展相对较慢,但糖尿病的研究取得了显著进展。Vertex Pharmaceuticals公司的试验表明,使用从人类胚胎干细胞生成的功能性胰岛细胞,能够帮助治疗糖尿病重症患者。根据公司报告,接受治疗的12名患者中,9名已不再需要注射胰岛素,另有2名患者减少了胰岛素剂量。


瑞典隆德大学马林·帕尔马实验室开发了干细胞衍生的替代细胞,用于正在进行的试验,该试验试图利用干细胞疗法替换帕金森病患者的受损组织。


相比之下,心脏治疗的挑战更加复杂。由于心脏的结构复杂且功能特殊,修复心脏损伤仍然面临较大难度。荷兰莱顿大学的克里斯汀·穆梅里(Christine Mummery)是最早从人类胚胎干细胞中培育出心肌细胞的科学家之一。虽然她意识到心脏再生面临巨大挑战,但全球心力衰竭患者的庞大需求依然让她没有放弃希望。


肾脏治疗的困难更加显著。肾脏的复杂结构使得修复其损伤远比心脏更为困难。哥本哈根大学的梅丽莎·利特尔(Melissa Little)表示,解决肾脏再生问题需要干细胞生物学家与工程师之间的紧密合作。随着全球肾脏移植需求的不断增加,解决这一问题的重要性日益突出。


干细胞免疫治疗也正在成为一个快速发展的领域。23项临床试验正在测试利用干细胞来源的T细胞或自然杀伤细胞治疗各种类型的癌症,初步结果表明,这些治疗既安全又具有耐受性,部分患者的肿瘤已完全缓解。


干细胞治疗仍面临许多挑战,尤其是如何选择合适的细胞来源,并确保患者的安全。无论是使用人类胚胎干细胞(ES细胞)还是诱导多能干细胞(iPS细胞),每种细胞类型都有其优势和风险。在此基础上,科学家们不断进行基因编辑,试图解决免疫排斥的问题,确保治疗效果的同时减少副作用。


随着这些技术的不断进步,干细胞治疗在再生医学中的应用前景变得越来越明朗。尽管真正的治疗效果还需要时间来验证,但像卡西这样的患者,已经充满希望地走进了手术室,期待着这一领域的突破能够改变他们的命运。




References:


Nature 637, 18-20 (2025)

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-04160-0

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