运动神经元病

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多国科学家研究干细胞治疗渐冻症的成果总汇 [复制链接]

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*题目中的干细胞专指间充质干细胞*物理学家霍金,最著名的渐冻症(ALS)患者,疾病后期只剩下眼球能转到。“冰桶挑战”让老百姓普遍认识到渐冻症的难治性。最近以“中国电子发票第一人”闻名的京东集团副总裁蔡磊,又让渐冻症重回热点;他被确诊患上渐冻症后,一年多来历经针灸、按摩、干细胞、抗氧化等等所能找到的应对方式,但起效甚微。

1,渐冻症的简介

什么是渐冻症(ALS)?渐冻症的学名叫肌萎缩侧索硬化症(ALS),是一种致死性神经退行性疾病,其特征是上运动神经元(UMN)和下运动神经元(LMN)选择性变性,导致运动和运动外症状[1-3]。患者可先表现为脊椎病,这是最常见的以四肢肌肉无力为特征的形式,也可表现为以构音障碍和吞咽困难为特征的疾病[2,3]。通常,肌萎缩侧索硬化症会在3-5年内导致死亡,剩余的生命常常是以“天”来计算。呼吸衰竭被认为是肌萎缩侧索硬化症的主要并发症之一,也是导致死亡的主要原因之一[4,5]。在欧洲,肌萎缩侧索硬化症的发病率估计为每10万人2-3例[2]。渐冻症的病因尚不清楚,主要涉及的突变基因是SOD1,TARDBP,FUS,OPTN、VCP、UBQLN2、C9ORF72和PFN1[6]。大约三分之二的家族性病例涉及这几个基因(C9ORF72、SOD1、TARDBP和FUS)突变引起[7]。渐冻症的疾病病理包括兴奋毒性、神经炎症、线粒体功能障碍和蛋白质错误折叠[1]。此外,环境和生活方式也是影响渐冻症发病的因素,如饮食因素、农药或重金属暴露、吸烟、酒精、病毒感染等真菌感染、缺乏体育锻炼和电磁辐射辐射[8,9]。目前,能够明显阻止渐冻症疾病发展的治疗药物,还没有被开发出来。现在只有两种药由美国FDA批准ALS治疗:利鲁唑(Riluzole)和依达拉奉(edaravone)[10]。利鲁唑是一种谷氨酸拮抗剂,能够延长存活时间渐冻症患者。依达拉奉最近获得批准作为抗氧化剂,能减少氧化损伤的作用运动神经元和胶质细胞的应激。

2,MSC治疗ALS动物模型的研究

给SOD1-G93A辐射小鼠静脉注射MSC后,MSC在小鼠体内存活20周以上,并向脑实质和脊髓内迁移;经MSC治疗后,渐冻症模型小鼠表现出明显的延迟发病和延长寿命[11-13]。然而,只有一个少量MSC迁移到动物的中枢神经系统,表明它们的作用不明显依赖于长期植入[12,14]。MSC保护受伤的神经元和减少神经元的凋亡,很可能是通过GDNF或bFGF来发挥作用的[15,16]。给SOD1-G93A老鼠腰脊髓注射人骨髓MSC,防止星形胶质细胞增生和小胶质细胞活化,减少炎症,从而延缓渐冻症相关运动神经元数量的减少,从而改善运动能力[17-20]。也有研究发现单次注射MSC的效果不明显,但是多次脑脊液注射MSC则可以增强运动能力,运动神经元减少,和提高SOD1-G93A小鼠存活率[21-23]。渐冻人骨髓MSC治疗SOD1-G93A小鼠的疗效呈剂量依赖性,1xMSC就能延长存活时间和延缓运动功能的下降[24]。SOD1大鼠的脊髓运动神经元周围存在异常紊乱的腹角周围神经网(PNN)结构,显示出一些CSPG的蛋白和基因表达谱不同;经过MSC治疗后保留了PNN结构,并改变了CSPG的表达,表明CNS可塑性重新激活,与运动神经元的更好存活相关[20]。

3,MSC治疗渐冻症的临床研究

由于在ALS啮齿动物模型中取得了可喜的结果,不同的临床试验评估了MSC在渐冻症患者中应用的安全性和疗效。为了评估疾病进展,修订的ALS功能评定量表(ALSFRS-R)可以衡量临床效果疾病的严重程度,是最常用的临床量表临床试验[25]。因为绝大部分临床研究采用鞘内注射的方式,因此需要评估鞘内注射MSC伴随而来的安全性。在脂肪MSC剂量递增(从1×个细胞到2次1×个细胞)鞘内注射的临床研究中,最常见的不良事件是与最高剂量相关的暂时性下腰痛和腿痛[26]。在记录最多的不良事件中,他们报告了头痛、发烧、呕吐,腿部、肋间和背部疼痛以及颈部僵硬,还有腿部感觉障碍,大多数不良反应是轻微的和可逆的[26-29]。总的来说,静脉注射和鞘内注射MSC均有较好的安全性,患者耐受性很好,随访期内没有记录到严重的不良反应,未见肿瘤形成[30,31]。全球第一例MSC治疗渐冻症的临床报道是在年,意大利都灵大学神经内科团队开展的自体骨髓MSC腰穿局部注射治疗7例渐冻人,患者肌力在治疗前的6个月内全部下降,MSC治疗后第三个月4例患者肌力线性下降趋势明显减慢,2例轻度肌肉萎缩在治疗后出现肌肉力量的增加;无患者出现呼吸衰竭、死亡等重大不良事件,轻微不良反应为肋间疼痛放疗(4例),术后平均3天可恢复;腿部感觉障碍(5例),术后平均6周可恢复[27]。随后该团队继续开展自体骨髓MSC鞘内注射治疗渐冻症的临床研究,在随访的36个月,4例患者的FVC和ALSFRS评分线性下降明显减慢[29,32]。该团队汇总之前的临床研究,开展的1期临床研究(10名渐冻症患者),MSC鞘内注射的安全性较好,但是单次治疗的效果并不如意[33]。继续观察MSC治疗渐冻症的效果,最长将近9年的随访时间,进一步肯定了长期安全性,但是也发现单次鞘内MSC治疗渐冻症的长期效果欠佳[34]。疗效很可能与该团队培养MSC的质量不佳有关,好多MSC鉴定细胞表型的指标不达标(见下图)。以色列研究团队开展自体骨髓MSC治疗渐冻症的临床研究,19例患者接受MSC鞘内注射,9名患者同时接受1次静脉注射,前6个月的观察中ALSFRS平均分数保持稳定,在MSC治疗后Treg细胞的数量短期内有所增加[35]。该团队继续开展1和2期临床研究,其中1/2期有12名患者和2a期有14名患者(20-75岁),经过肌肉注射联合鞘内注射MSC,大部分患者自我感觉改善良好,根据肺活量(FVC)和ALSFRS-R评分,这些患者治疗后6个月在疾病进展恶化速率方面至少有25%的改善[36]。以色列和德国联合开展自体骨髓MSC(1x/kg)治疗渐冻症的临床研究,共纳入48名患者,在1年的随访中,与对照组的9.7%相比,鞘内注射MSC组和静脉注射MSC组分别有58.6%和40.6%的患者没有出现疾病的进展恶化[37]。韩国的团队开展MSC治疗渐冻人的临床研究,7名渐冻症患者进行2次的鞘内注射自体骨髓MSC(1x/kg),能减轻炎症水平,明显减缓渐冻症功能评定量表分数的下降幅度[38]。随后该团队开展2期随机对照临床研究,64名渐冻症患者随机分组为单纯利鲁唑治疗组和利鲁唑联合MSC治疗组,利鲁唑联合MSC治疗组患者的ALSFRS-R评分的改善比较明显,但是奇怪的是,两组患者的长期生存率没有差异[39]。该团队发现MSC高表达VEGF、ANG和TGF-β,则MSC治疗渐冻症容易出现病情改善(有应答),因此VEGF、ANG和TGF-β的表达水平可作为预测自体骨髓MSC治疗效果的潜在生物标志物[40]。美国梅奥诊所开展27例自体脂肪MSC治疗渐冻症的临床研究,5种不同的剂量鞘内注射MSC,最常见的不良反应是暂时性腰背痛和神经根痛,临床MRI显示腰骶神经根增厚与CSF蛋白和有核细胞升高有关,但是ALSFRS-R评分显示在所有接受治疗的患者都出现疾病的持续进展[26]。梅奥诊所的该团队研究人脂肪MSC在人工脑脊液中培养后的形态、代谢和基因表达的变化,发现MSC在人工脑脊液中培养后表达更高的营养生长因子;鞘内注射自体脂肪MSC治疗后,患者脑脊液中生长因子(VEGF、PIGF、GDF-15)的含量呈剂量依赖性增加[41]。不过,从该团队养的脂肪MSC的照片来看,MSC的胞体失去了典型的成纤维细胞样的梭形,胞体变得扁平宽大,说明MSC出现衰老和增殖缓慢(见下图)。捷克科学院团队开展了一项前瞻性、非随机、开放性临床试验(I/IIa期),以评估自体吐穗MSC治疗ALS的安全性和有效性;总共有26名患者接受了(15±4.5)×个MSC经腰椎穿刺进入脑脊液,约30%的患者出现轻度至中度头痛,ALSFRS评分在MSC治疗后3个月下降持续6个月(p0.05),FVC值在9个月内保持稳定或高于70%[28]。波兰某研究团队开展脐带MSC鞘内注射治疗渐冻症的临床研究,重点评价安全性,结果发现只有1例患者出现头痛的症状[42]。随后该团队根据ALSFRS-R评分的月平均变化,对8名渐冻症患者进行自体骨髓MSC治疗(3次)的数据进行分析,结果发现在进展缓慢的渐冻症患者中,疾病进展率没有明显变化,但是对于病情进展较快的渐冻症患者,MSC治疗后病情会出现减慢[43]。该团队开展异体脐带MSC治疗渐冻症的67例对照临床研究,所有患者接受三次脐带MSC鞘内注射(每2个月一次),剂量为30×个细胞。采用ALSFRS-R量表对患者进行评估,治疗组的中位生存时间增加了两倍,49.3%的患者出现疾病无进展,31.3%的患者进展率下降,19.4%的患者没有应答效果[44]。综上所述,开展MSC治疗渐冻症的国家就有意大利、以色列、韩国、美国、捷克、波兰。

4,ALS患者是否合适自体MSC治疗?

骨髓MSC治疗的一个优点是有可能进行自体移植,因此,有必要评估来自ALS患者的MSC是否可用于自体治疗,是否能够发挥和来自健康捐赠者MSC的相同效果?从ALS患者分离的自体骨髓MSC,与从健康捐赠者分离的骨髓MSC进行了比较,结果表明从患者或捐赠者分离的MSC在形态、分化潜能、染色体改变和免疫表型分析、免疫调节方面没有差异[45-47]。但是渐冻症患者的骨髓MSC更容易向脂肪分化,而且分泌HGF的水平远低于健康人骨髓MSC[46]。韩国汉阳大学医学院团队发现渐冻症患者的骨髓MSC表达很低的干性基因(Oct-4和Nanog)和生长因子(ANG、FGF-2、HGF、IGF-1、PIGF和VEGF),同时伴随着迁移趋化能力的下降[48]。正式因为渐冻人自体骨髓MSC的干性丢失和大量生长因子分泌减少,所以该团队建议采用异体健康的MSC用来治疗渐冻症[49]。对自体骨髓MSC治疗渐冻症的文献进行meta亚组分析显示,鞘内注射的MSC治疗后6个月和1年的疗效均优于静脉注射,差异有统计学意义(p0.05)[50]。如果非得用渐冻人自体骨髓MSC来治疗渐冻症,那么建议用培养细胞代数较前的MSC(比如4代之前),因为随着培养时间延长,患者自体骨髓MSC会出现明显的衰老和分泌生长因子的减少[51]。

5,小结

动物实验和临床研究证明,MSC可能是治疗ALS的一种安全有效的方法,能延缓了疾病的发生和发展,并延长了治疗动物的寿命。但是,目前的临床研究方案只涉及1-2次的MSC治疗,所以在一定程度上导致MSC治疗ALS的临床评分只有部分改善。既然动物实验有效,临床治疗部分患者也有效,那么接下来就是研究如何做到更有效。为了获得更显著的结果和更好地了解潜在的MSC的作用机制,有必要进行治疗方案的优化和提高MSC的培养质量。回过头来再看看本文开头所述,京东集团副总裁蔡磊也采取过干细胞治疗(具体方案不详),疗效欠佳,很可能是治疗方案没优化好,也可能是他自己对干细胞治疗不应答。参考文献:暂不提供相关文章:蜡烛式干细胞:燃烧自己,照亮别人欲对抗衰老,需先了解炎性衰老干细胞的衰老是人体衰老的根源MSC是慢性神经退行性疾病患者的一剂良药间充质干细胞为何能静脉注射治疗脑部疾病?最新研究进展l干细胞治疗多发性硬化症长文分析MSC的功能特性和临床挑战干细胞

系统性硬化病的治疗新策略东海先生colly

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