神经干细胞移植走向临床：回顾与展望

来源：生物通

几项早期临床试验表明，向患者植入神经干细胞是安全的。但是它们是否可以缓解神经系统疾病还有待观察。有学者认为临床试验设置限制了效果：只有其他干预全部无效的深度患者才有机会进入试验，而干细胞疗法应该在疾病早期：“一切还可以挽回的时候”发挥最佳作用。也有学者认为应该选择正确的、更具迁移性的移植细胞

Pelizaeus-Merzbacher病是一种X染色体连锁的遗传性疾病，会导致神经元缺失外层的髓鞘覆盖。这种缺陷给患有这种疾病的男孩带来了毁灭性的后果——发育严重迟缓，因此他们无法走路，无法说话和照顾自我。他们的神经系统功能通常不会改善，而且通常会在儿童时期死亡。

大约十年前，生物技术公司StemCells Inc.尝试寻找神经外科医生来进行神经干细胞移植干预措施，期望可能会为这些儿童提供一些帮助。由于加州大学三藩市校区的神经外科医生Gupta教授具有在残疾儿童中进行外科手术的经验，他受邀参与了将神经干细胞移植到患有Pelizaeus-Merzbacher病（PMD）的男孩大脑中的试验——研究人员认为该方法具有一定的前景，但尚未在临床试验中证明有效。在大多数情况下，神经干细胞移植是从流产胎儿的大脑中提取出多能神经干细胞，在实验室中扩增，然后注入到患有无法治愈的神经系统疾病患者的大脑或脊髓中。无法治愈的神经系统疾病通常包括中风，多发性硬化症，ALS，脊髓损伤和帕金森氏病。

2012年，Gupta及其同事报告说，四个PMD男孩在一项1期临床试验中接受了多能神经干细胞移植，通过成像技术间接检测髓磷脂表明，在移植一年后大脑中可能出现神经元的髓鞘化。今年8月，研究人员报告了对这些患者进行的长期随访研究的结果，所有4例患者均在10、11、12和13岁时还活着。在出生时表现出这种疾病症状的患者通常在十岁左右时死去。

尽管研究人员无法直接检查髓鞘形成（需要进行尸检），但影像学证据看来令人期待。在临床上也有一些改善，尽管只有这么少患者，实验设计中没有设置用于检查安全性的对照组，很难确认这些改善是否归因于干细胞移植。

Gupta的研究报告是有关神经干细胞移植的一系列临床试验的最新报告。Gupta说，他和他的同事“觉得I期临床试验有足够的证据来证明开展II期临床的合理性。但是，因为资助这项研究并提供这些细胞的公司StemCells于2016年关闭，他们无法继续下去。“即使我们想对该疾病进行2期研究，我们实际上也没有可以使用的产品。”

没有参与PMD实验的Goldman教授称其为“迄今为止最严格，控制严谨的实验。”当被问到哪一种人类临床试验最成功时，罗切斯特大学神经病学和神经科学Steven Goldman教授回答说：“到目前为止，没有一个。对吧？”迄今为止，尚无任何评估神经干细胞移植有效性的2期临床试验完成。他指出，包括他自己在内的科学家们对临床试验的方法和结果并不满意。

研究神经干细胞的其他潜在用途，也受到动力不足的影响。Gupta说：“就目前的干细胞疗法的进展而言，有些停顿。”他说，对脊髓损伤和中风等疾病的治疗因为具有潜在的社会效益而最受关注，但是当大脑或脊髓受到损伤时——多种细胞组成的区域以及相互连接网络被抹掉了——这种变化的复杂性意味着需要进行具有挑战性的修复。“距离能够通过移植重建大脑和脊髓的三维组织和结构，可能还有很长的路要走。”相比之下，针对具有特定缺陷的疾病的试验可能会更加容易成功，例如多发性硬化症，就像PMD一样会引起髓鞘脱失。

加利福尼亚州La Jolla的Sanford Burnam Prebys医学开发研究所干细胞与再生医学中心主任Evan Snyder认为，目前还没有足够多的试验、当然还不足以了解神经干细胞移植是否对人类有效。“我认为该领域还太早，无法立即知道它们是否有效。我认为现在只能说他们很安全。”“要想知道这些细胞是否有效，确实需要能够将它们置于最佳位置，这样它们能发挥最佳的作用机制，而这种试验尚未完成。”

引导神经干细胞移植的动物研究

动物研究为PMD研究以及其他涉及髓鞘丢失或缺失的疾病的研究奠定了基础。一种名为震颤(shiverer)的小鼠模型中，这些动物携带一个突变会阻止其少突胶质细胞产生髓磷脂，从而使它们的神经元绝缘不良，无法有效传导电信号。震颤小鼠在运动功能、自我照顾和癫痫发作等方面存在问题。他们也有震颤症状，因此得名。

1999年，Snyder的实验室在PNAS中进行了报道，称将小鼠神经干细胞注射到震颤小鼠的大脑中，会导致神经元的髓鞘再生以及一定程度的震颤减轻——这是通过将每只小鼠的尾巴浸入墨水中并测量其留在一张方格纸上的污渍大小来衡量。

Goldman的研究小组随后使用该小鼠模型，他们将源自神经干细胞的人类神经胶质祖细胞移植到震颤小鼠中，产生了小鼠神经元与人髓磷脂绝缘嵌合体。正如Goldman在2008年《Cell Stem Cell》中所报道的那样，这些嵌合小鼠与未治疗的对照组相比，存活时间更长，神经系统表型有所改善，包括癫痫发作更少。 2012年，StemCells Inc.与俄勒冈健康与科学大学及其他地区的研究人员合作，在《科学转化医学》杂志上报道说，将震颤小鼠与人类神经干细胞一起移植会导致大脑中的髓鞘再生。在同期期刊中，Gupta和StemCells介绍了PMD试验的一年结果——该试验使用相同的细胞进行移植。

StemCells Inc.的命运

PMD研究并不是StemCells Inc.发起的第一项试验。2006年，该公司启动了在患有Batten病的儿童中进行神经干细胞移植的1期试验，这是一种缺少溶酶体贮藏酶的致命疾病。“这项研究是FDA批准的将神经干细胞移植到大脑中的第一项研究，”该公司前首席医疗官和生物技术顾问Stephen Huhn说。

根据作者在《神经外科杂志：儿科学》上报道，该试验于2009年完成，表明该疗法是安全的。在研究期间死于该病的几个孩子的大脑尸检表明，在一些患者中，供体细胞存活下来并从皮下注射部位迁移到了基底神经节和其他部位。

用于这项和其他StemCells试验的干细胞是从单个流产胎儿的大脑中分离出来的，在实验室扩增成为“神经球”的细胞球形式，然后冷冻以备后用。根据Huhn的说法，在注射给患者之前，需要先将细胞解冻，培养两周并解离，这样注射的不再是神经球而是细胞团。因为神经干细胞是供体来源的，所以患者在移植后的几个月内要接受免疫抑制剂治疗，以防止排斥反应。

Gupta及其同事使用相同的程序和同批细胞库存，将神经干细胞移植到四个患有PMD的男孩的大脑中，该试验于2009年开始，一直持续到2012年——该试验的长期随访结果在今年夏天出来。移植一年后，男孩的大脑弥散张量成像（diffusion tensor imaging，一种基于MRI的技术，可让研究人员间接观察髓鞘的轴突）表明发生了髓鞘形成。

从2012年到2015年，该公司还进行了神经干细胞移植治疗年龄相关性黄斑变性的1/2期试验。Huhn说，这种治疗被证明是安全的，并且也有治疗效果的证据——减轻了称为“地图样萎缩”的视网膜损伤，并改善了视觉功能。

同时，该公司还参与了治疗脊柱胸椎区域受伤患者干细胞移植的1/2期临床试验。事实证明这种治疗是安全的，Huhn指出，几名参与者看来有“低于损伤评级的感觉改善，这意味着干细胞正在发挥治疗作用”。

但是该公司的幸运结果并没有持续多久：该公司的神经干细胞用于治疗颈脊髓损伤的2期试验始于2014年，在经过对数据进行独立评估后发现，这项研究不太可能有“统计学意义上的显著疗效”，试验在两年后终止。出于同样的原因，对相同患者的随访研究也于2016年结束。那时，StemCells Inc.关闭了。据说原因是来自脊髓研究的令人失望的结果。Huhn说，尽管停了下来，但公司的工作并没有白费，至少表明该方法是安全的，可能值得继续研究。这些都是具有挑战性的疾病。

神经干细胞移植的未来

根据未参与这项工作的Snyder所说，PMD试验受到临床试验系统的限制。他说：“不幸的是，临床试验的设计方式是，只有其他所有干预措施都失败的患者——也就是疾病的非常深度的患者才能进入试验，这几乎没有机会改变病程。” Snyder说，这个问题并不是PMD试验所独有的，而是适用于迄今为止所有的神经干细胞临床试验。例如，在Batten疾病试验中，患者几乎没有康复的希望。当研究人员停止收集数据时，六名参与者中有三名死于疾病。“干细胞最有机会发挥作用的地方，归根结底，是疾病的早期阶段——那里有可以被挽救的区域，干细胞被植入到一个位置，在这里它们可以分布到整个需要修复的区域。可是现在没有一项临床试验符合这些（标准）。”

Goldman指出，尽管后续的PMD研究显示出了髓鞘形成，但并不是很多。他说：“确实有一些证据表明移植细胞区域周围发生了局部髓鞘再生，但是不是广泛性的，而这些患者需要真正广泛的髓鞘再生。”他认为PMD患者没有出现更广泛的髓鞘化，是由于所使用的细胞类型问题。虽然神经干细胞可以产生少突胶质细胞，星形胶质细胞和神经元，但它们在制造少突胶质细胞方面效率不高。而且，神经干细胞迁移不多，而迁移正是它们产生广泛影响是必要的。相比之下，人类神经胶质祖细胞更易迁移——这也是由神经干细胞产生，并同时能产生少突胶质细胞和星形胶质细胞。因此，该领域已从神经干细胞转向神经胶质祖细胞进行移植。Goldman在他的共同创立的Oscine Therapeutics公司中使用神经干细胞衍生细胞治疗多发性硬化症和PMD进行了自己的试验。

Emory大学和密歇根大学的研究人员在Neuralstem公司的资助下，完成了用于治疗ALS的神经干细胞的1期研究，据ClinicalTrials.gov称，正在进行2期临床试验。一项2/3期鼻腔输送神经干细胞治疗帕金森病的试验正在中国进行。在澳大利亚，有一项针对帕金森氏病的1期临床试验，使用的是来自未受精卵而不是胎儿组织的人类孤雌生殖神经干细胞。

今年，Snyder获得了加利福尼亚再生医学研究所（CIRM）的资助，致力于为因围生期窒息或子宫内缺氧和缺血而发展为脑瘫的婴儿提供基于细胞的疗法。他说，研究人员计划在生命的头几天内进行脑成像，以鉴定出大脑中有细胞受损但没有死亡的的婴儿，然后移植神经干细胞。“伤口仍然很新鲜，细胞就像在刀刃上颤抖。它们要么继续死亡，要么继续生存，而移植干细胞则将成为促使其朝着生存方向发展的因素。” Snyder说。 “如果发生这种情况，预测是婴儿的状况会好得多。”

这期间只有一小段时间窗口——当细胞受损但没有死亡时，神经干细胞移植才起作用。其他稍大一些、疾病情况更深入的患者，他认为可能已经错过了最佳治疗窗口。 Snyder预测，如果正确的患者在正确的时间移植了正确的神经干细胞，“那么我认为，在那种情况下，将不仅会看到安全性，而且会看到真正的疗效。”

让我们一起期待好消息。