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干细胞走向临床:癌症、糖尿病和帕金森病的治疗方法可能即将问世 |《自然》长文

环球科学  · 公众号  · 科学  · 2025-05-16 22:00

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Cassy起初的症状是手指轻微持续震颤,那年他才44岁。帕金森病的典型运动症状是由大脑黑质中产生多巴胺的神经元——A9细胞的退化引起的。多巴胺替代疗法的药物是有效的,但会产生副作用,包括不受控制的运动和冲动行为。而且随着疾病的进展,药物的疗效减弱,副作用也会加重。


替换掉退化的多巴胺能细胞这一想法由来已久。 在发育过程中,具有成为多种细胞类型潜力的多能胚胎干细胞会转化为脑、心脏、肺等器官的特化细胞。理论上,移植的干细胞可以修复任何受损的组织。


帕金森病很适合用于检验这一理论。1987年,瑞典首次使用终止妊娠胎儿发育中大脑的神经元进行了此类细胞的移植,这是当时未成熟或祖细胞神经元的唯一来源。 从那时起,已有400多名帕金森病患者接受了这种移植手术,但效果不一。 许多患者根本看不到任何效果,或者出现了令人衰弱的副作用。但也有其他一些患者改善良多,不再需要服用多巴胺能药物了。

试验参与者的脑部核磁共振成像扫描被用于研究穿刺针将细胞植入的位置。图片来源:Åsa Sjöström for Nature

“总的来说,这些研究表明,这种方法可以奏效,有时甚至是颠覆性的。”英国剑桥大学的神经学家Roger Barker说,“但我们需要一种更可靠的原始材料。”


胎儿脑组织无法标准化,也可能混杂有注定要发育成错误类型细胞的祖细胞。除此之外,一些人出于伦理或宗教原因反对使用这种材料。Barker指出,无论如何,通常很难找到足够的材料来进行细胞移植手术。


当人们能够从更可控的来源获得特化细胞时,再生干细胞疗法的前景光明不少,特别是人类胚胎干细胞,还有后来的诱导多能干细胞 (iPS细胞) ,这些细胞是通过对成体细胞进行重新编程,使其恢复到未成熟状态而产生的。如今,人们已能够稳定地生产出大量特化细胞,其质量与纯度之高,足以满足临床应用。


哥本哈根大学的干细胞研究员Agnete Kirkeby和她的同事对全球范围内的再生干细胞临床试验情况进行了全面调研,截至2024年12月,他们已确定有116项针对各类疾病的临床试验获得批准或已完成 [1] 。其中,约有半数试验使用人类胚胎干细胞作为起始材料。其余研究则使用诱导多能干细胞,这些细胞要么是现成的,要么是利用自身的皮肤细胞或血液生成的,以治疗个体自身的疾病。在这些试验中,有12项试验尝试利用源自干细胞的多巴胺生成细胞来治疗帕金森病。

帕金森病的希望

Cassy参加的这项试验由Barker共同牵头,另外还有一项更先进的试验,由马萨诸塞州的生物技术公司BlueRock Therapeutics开展, 这两项试验都给参与者使用了源自人类胚胎干细胞的A9祖细胞。 BlueRock Therapeutics公司的试验已公布了12名参与者的初步结果。两年的试验中,该疗法是安全的,并且在接受两种剂量中较高剂量的参与者身上,显现出了些许疗效。到目前为止,尚未有帕金森病试验报告出现像使用多巴胺能药物以及像某些使用胎儿组织的试验中所见到的那种不受控制的运动副作用。


与心脏、胰腺和肾脏等其他器官相比,大脑已被证明是很适合干细胞治疗的器官之一。其优势之一在于,大脑在很大程度上能免受人体免疫系统的攻击,免疫系统通常会识别并破坏外来组织。帕金森病试验的参与者只需使用一年免疫抑制剂,以度过血脑屏障从手术创伤中愈合的这段时期。而其他器官试验的参与者通常需要终身使用这类药物。


此外,大脑具有适应性。A9细胞通常位于黑质中,并向前脑的壳核发出投射,在那里释放多巴胺。但神经外科医生常常将祖细胞直接植入壳核,因为从外科手术的角度来说,这样更容易操作。Barker表示,大脑对胎儿组织以及对移植到 “错误”部位的细胞的适应能力“相当巧妙”。







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