帕金森病治疗的新希望——干细胞
编者按:每年4月11日是“世界帕金森病日”。这一天是帕金森病的发现者——英国内科医生詹姆斯•帕金森博士的生日。我们邀请中科院动物所王昱凯博士介绍治疗帕金森病的新希望——干细胞。
帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种神经退行性疾病,中脑黑质多巴胺能神经元(midbrain dopaminergic neurons, mDA神经元)的大量死亡是其主要病理特征。PD的主要临床表现包括:静止性震颤、肌肉僵硬、运动功能减退及抑郁、焦虑等神经功能障碍。现有的治疗手段包括药物、手术等,但这些治疗只能缓解疾病症状,而无法使死亡的神经元再生,也不能阻止患者mDA神经元变性退化的进程。多巴胺药物在疾病早期可以发挥治疗作用,但需要依赖患者脑内残存的mDA神经元才能转化为多巴胺,而且这些药物在病灶以外的区域也发挥作用,因而可能导致副作用,例如运动障碍和精神混乱。
我国目前大约有270万名PD患者,给国家、社会和家庭带来沉重负担,亟需探索新型临床治疗手段,以提高更多患者的生活质量。
正常和PD病人的黑质纹状体通路(Dauer W et al., Neuron, 2003)
基于干细胞的再生医学正在引领现有临床治疗模式发生深刻变革,并成为新医学革命的核心,将有望帮助人类最终实现组织再生的梦想。人胚胎干细胞(human embryonic stem cells, hESCs)可以无限增殖,也可以定向分化为包括mDA神经元在内的各种细胞类型,是研究PD发病机制的理想模型,也为临床治疗了大量的细胞资源。
我们利用临床级hESCs分化出mDA神经细胞,经过严格质检后移植到帕金森病猴脑内,并进行了长达两年的跟踪评价。结果表明,植入的细胞可以在动物体内长期存活并进一步成熟,能有效改善帕金森病猴的症状,而且没有出现肿瘤和其他严重不良反应。这些数据为开展相关临床研究了有力的支撑。借助干细胞技术向脑内补充缺失的神经细胞,有望为PD等许多细胞缺损性疾病新的治疗途径。
临床级人胚胎干细胞分化的多巴胺神经细胞的临床前评价示意图(Wang YK et al., Stem Cell Reports, 2018)
我国高度重视干细胞及其转化研究,为规范干细胞临床研究及转化,相继出台了一系列相关管理制度和规范。2015年7月20日我国颁布了《干细胞临床研究管理办法(试行)》,规定干细胞临床研究实行备案制,并遴选了一批干细胞临床基地。相关规章、办法的制定,改变了我国干细胞临床研究无规可循的状态,推动我国干细胞临床研究步入正轨。
截至目前,我国已先后4批正式备案35个干细胞临床研究项目。其中,“人胚胎干细胞的神经前体细胞治疗帕金森病”是中国科学院动物研究所、干细胞与再生医学创新研究院(筹)开展的7项基于人胚胎干细胞的临床研究项目中最早的一项。该项目从2017年开始,是中国科学院动物研究所和医院联合开展的I/IIa期临床研究,研究中使用的是hESCs定向分化的mDA前体细胞。该研究将评价hESCs衍生的mDA前体细胞临床替代疗法的效果。
2017年5月,Nature对我国开展基于人胚胎干细胞的临床研究项目进行报道
干细胞具有广阔的临床应用前景。与此同时,我们也应认识到,细胞是活的药物,其复杂性和多样性使其相对于传统药物具有更大的挑战,例如运输、保存、质量管理、体内分布与代谢的研究等。任何一项新技术的发展都离不开其他行业的发展和支持,也需要各领域科学家的通力合作。相信在不远的将来,像PD等由特定细胞缺失引起的疾病将有望通过细胞替代得到有效治疗。
:中国科学院动物研究所
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科学家说帕金森病源于患者的肠道
GlobalMD
怎么又是肠子问题?
最近,来自丹麦的奥胡斯大学的科学家在实验室大鼠模拟了人帕金森病,然后证实是从大鼠肠道的有害物质迁移至大脑和心脏后,诱发了帕金森病疾病。
该研究发表在《Acta Neuropathologica》,立即引起了国际神经科学界和临床医生的关注。与此同时,美国俄勒冈健康与科学大学科学家也在《科学报告》杂志上发表了一篇关于α-突触核蛋白在帕金森病患者的脑部导致神经细胞死亡的证据。而α-突触核蛋白恰好来自肠道。
潜移默化的有害蛋白质
帕金森病疾病的特征是由于α-突触核蛋白(也称为路易体)的积累和随后对神经细胞的损伤,进而慢慢破坏了人的大脑功能。
帕金森病患者的症状是不自主颤抖、肌肉僵硬和特征性缓慢和不协调运动等。
在最新实验动物模型中,研究人员制造出能过量表达α-突触核蛋白的转基因大鼠动物。这些大鼠表现为在脑中积累有害的α-突触核蛋白,并呈现类似帕金森病患者的临床症状。
研究人员通过将α-突触核蛋白注射到大鼠的小肠系统中,也启动了该疾病发病过程。项目负责人Per Borghammer教授说:我们看到了α-突触核蛋白通过周围神经传播至大脑,恰好是涉及已知与人类帕金森病相关的那些脑部区域。
观察实验大鼠四个月后,该疾病病理程度更加明显。实际上已经“确诊”患上了帕金森病。
α-突触核蛋白在肠道中的“显影”
帕金森病患者20年前就出现了肠道“症状”
Per Borghammer教授解释说,帕金森病患者在确诊时,通常已出现了中枢神经系统损害,包括运动神经系统和其他相关症状。
实际上,患者被确诊20年前,他们的肠道系统中就已经出现了病理性α-突触核蛋白积累,并源源不断输送到大脑,开始损害神经细胞了。
是谁摧残了你的大脑?
该最新研究让科学家们确信帕金森病这种疾病可能是从患者自己的肠道开始。
一直以来,人们都无法解释该帕金森疾病的起因于何处?很难研究出有效的治疗方法来阻止疾病的进展。现在科学家终于知道了疾病的起源和传播途径,这是一个至关重要的第一步。
但是,帕金森病是一种复杂的疾病,科学家们仍试图了解它的诱因。最近,美国俄勒冈健康与科学大学科学家也发表了一项动物实验研究结果,得出了相同的观察结果。这让人们更加确信帕金森病原来是患者自己的肠子出了问题(又是肠道微生物菌群作怪吧?)。
此外,他们的研究结果还提示:α-突触核蛋白不仅从肠道传播至大脑,也传播至心脏。
这就解释了帕金森病对心脏神经系统的损害,而且在帕金森病早期就出现了继发心脏疾病症状。科学家们一直没有理解为什么帕金森病会引起心脏系统损害。
根据动物实验研究结果,心脏受损的时间可能比大脑更早。换句话讲,一旦在肠道出现了病理学改变,就会在大脑里积累α-突触核蛋白,同时也播散至心脏,造成器官损害和诱发疾病—帕金森病。看来真需要善待自己的肠子了!
这届年轻人,优秀得太不正常了......
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内容策划:TAN
版式设计:BAI
大片策划:Kim Jin、陈梦喆
摄影师:沈凌云 /造型:Daniel Sun /妆发:戴黛
视频策划:sylvie、dc
导演:田春鹏 陈欣 陈朦
编剧:陈朦 /改编编剧:陈欣 /制片:田春莹 赵烨
摄影:蒋锦文(小猫)/灯光:曹要 /美术:张轩伟
道具:张丰 /造型:judy /后期制片:陈朦
剪辑:ScarletUn /调色:David
特效:麻新月 /音乐音效:ScarletUn