日本科學家再下一城:啟動世界首例幹細胞治療帕金森人體試驗

鏡週刊
鏡週刊Mirror Media

一直以來,在誘導多能幹細胞(induced pluripotent stem cells,iPS Cells)的研究及臨床試驗中,日本科學家都獨佔鰲頭,處於世界領先水準。繼5月16日,日本衛生部為iPS細胞的臨床應用大開綠燈,批准將其用於心臟衰竭的臨床試驗之後,近日,他們更是再下一城。7月30日,日本政府批准啟動了又一項臨床試驗:將iPS細胞用於帕金森氏病的治療。

研究者希望通過向患者大腦植入「重程式設計」獲得的神經前體細胞,來治癒由於神經細胞大面積死亡導致的神經退行性疾病。這是目前全球首例將 iPS 細胞應用于治療帕金森氏病的臨床試驗,也是全球第三例誘導多能幹細胞的臨床試驗。

該研究專案由日本京都大學(Kyoto University)iPS細胞研究與應用中心神經外科專家Jun Takahashi主導,並與京都大學醫院合作完成。專案共計畫招募7名藥物治療效果不佳的帕金森患者,實驗中,研究者將會向受試者腦部注射約500萬個細胞,並伴隨2年的跟蹤觀察。而在此之前,該研究團隊已成功在動物模型上完成實驗,治療效果顯著且兩年內沒有出現異常或癌變,相關動物實驗的細節發表在2017年8月30日的Nature雜誌上。

值得注意的是,本次用於臨床治療的iPS細胞均由健康捐獻者的細胞誘導而來,而並不是來自患者本身。換言之,此次採用的iPS細胞可以稱之為「即用型」,對於患者而言不僅可以縮短治療時間,更可以降低成本,同時相較於胚胎幹細胞,也會有更少的倫理問題。

目前患者招募已于7月30日下午5時展開,相關的招募資訊已於網上公示。日本的研究者們也正在試圖尋求方法,將該治療納入國家健康保險中。

棘手的帕金森病

帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一種慢性中樞神經系統退化疾病,主要影響運動神經系統。早期主要表現為顫抖、肢體僵硬、運動功能減退和步態異常等,嚴重時甚至引起認知障礙,且病症通常隨時間表現為漸進式過程。帕金森病主要的病因是由於中腦黑質細胞死亡,使患者相關腦區分泌的多巴胺不足。

多巴胺(dopamine),是一種腦內分泌的神經遞質,是神經元之間傳遞信號的化學媒介。這種物質與大腦情緒、感覺的傳遞,以及成癮機制都有密切的聯繫。同時,多巴胺的不足或失調也會導致肌肉能力失控,如手腳不自主的顫動。

帕金森病的典型症狀。
帕金森病的典型症狀。

目前,全球約有1,000萬人正在遭受帕金森病的侵襲,其中大多數患者集中在60歲以上的群體中。在中國,60歲以上的老年人中約有1%的人患有帕金森,而70歲以上的則為3-5%。

隨著人們平均壽命的延長,目前帕金森病已經成為繼腫瘤、心腦血管疾病之後,中老年人面臨的第三大「殺手」。預計到2030年,中國的帕金森患者數量將達到500萬。

目前對於帕金森的治療手段主要集中在藥物和手術2種。而最廣泛試用的藥物就是L-多巴,當患者處於症狀較強階段時,可以採用L-多巴緩解症狀。在特定神經元中,L-多巴會被轉化為多巴胺,進而緩解患者由於多巴胺分泌不足而導致的運動異常。但L-多巴使用劑量難以把握,常會引起異動症、關節僵硬等副作用,同時具有成癮性,大多數患者必須終生服用。

當藥物也無法控制症狀時,則需要考慮使用腦深層刺激手術。通過手術向腦中植入電極,並通過腦部節律器發出規律的電信號,用以調節腦部活動資訊,控制運動症狀。但很遺憾,這種方法並非對每個患者都有效,更重要的是,這些手段只能緩解症狀,但都不能根治疾病。

帕金森患者的希望

已存在的治療思路顯然並不太奏效,研究者開始了新的探索。那既然帕金森病的原因是神經細胞死亡,進而導致多巴胺分泌不足,那是否可以簡單粗暴的理解為「缺啥補啥」,將缺失的神經細胞補回來呢?

由iPS細胞分化而來的神經細胞。
由iPS細胞分化而來的神經細胞。

解決這個設想需要面臨的第一個問題是:神經細胞從何而來,近年來飛速發展的細胞「重程式設計」技術則為之提供了途徑。

顧名思義,細胞「重程式設計」即是將哺乳動物成體細胞經轉入轉錄因數等手段脫分化形成多能幹細胞的過程。2006年日本科學家山中伸彌(Shinya Yamanaka)首次採用反轉錄病毒載體將Oct4、Sox2、c-Myc、Klf4 4種轉錄因數基因轉入成體細胞將其「重程式設計」,轉化為類似於胚胎幹細胞的多能幹細胞,其本人也因此項技術於2012年獲諾貝爾生理醫學獎。

一般來說,這些獲得的多能幹細胞可以經過誘導,分化成為任何想要的細胞類型,並應用于器官再生或醫藥研發領域。

Shinya Yamanaka
Shinya Yamanaka

解決了細胞來源,接下來就需要等待臨床試驗的展開。「近期我們將與京都大學醫院溝通協調,力求儘快將這種治療方法帶給廣大患者。」山中伸彌作為京都大學(Kyoto University)iPS細胞研究與應用中心主任向媒體透露消息。

目前患者招募已于7月30日下午5時展開,初期專案將共招募7名帕金森患者受試,要求受試者均居住於日本且有日本保險。本次臨床試驗具體將從本週三(8月1日)開始,時間約為2年。

在手術中,外科醫生將會在受試者頭骨上鑽2個小孔,並向特定的大腦區域注射約500萬個可以發育成神經元並產生多巴胺的多巴胺能祖細胞。由於此次臨床試驗中的iPS細胞並非來自患者本身,為避免免疫排斥反應,受試者同時需要注射免疫抑制劑(tacrolimus)。

日本—iPS細胞研究的引領者

事實上這並非是日本的首例iPS細胞臨床試驗。

早在2014年,日本理化研究所發育生物學中心幹細胞研究學者Masayo Takahashi就領導了全球首例iPS細胞移植手術,他們利用iPS細胞培育出視網膜色素上皮細胞層,移植到了1名70多歲的老年黃斑變性女患者的右眼中,用以代替損傷的眼部組織。

今年5月,日本衛生部批准iPS細胞應用於心臟衰竭的臨床試驗。此項臨床試驗由來自大阪大學(Osaka University)的心臟外科醫生Yoshiki Sawa帶領,手術中,醫生將向患者心臟表層植入一層人工培育生成的心肌細胞(約0.1毫米),植入的細胞可以通過分泌蛋白質等物質來幫助血管生長和心臟功能改善。

而此次臨床試驗的批准通過,不僅意味著日本科學家在iPS細胞的研究及應用上再下一城,也為數以千萬的帕金森患者帶來了希望。「如果iPS細胞療法能被成功建立,那麼廣大患者在與病魔的抗爭中就多了一條路可以走。」這是1位女性帕金森患者獲知該臨床試驗批准時的感慨,而如今,她已經在這條路上走了10年。

參考:

本文係由DeepTech深科技(微信公眾號ID: mit-tr)授權刊登。原文連結:日本科学家再下一城:启动世界首例干细胞治疗帕金森人体试验


更多鏡週刊報導
愛滋病預防重大突破:HIV疫苗在人體試驗中獲滿意效果
精子竟會記錄父輩所歷經的溫度! 天生吃不胖或許是來自父親的禮物
重磅確認!人類在火星發現大面積液態水 南極冰蓋下有湖

接下來要閱讀的內容