Cell Stem Cell | hiPSCs用于帕金森病自体细胞疗法的安全性和有效性的临床前评估

撰文 | Qi

帕金森病（Parkinson’s Disease,PD） 是一种常见的神经退行性疾病，主要影响中老年人，其主要特征是中脑多巴胺能神经元（mDANs） 的退化，导致多巴胺神经递质的减少，进而引发运动功能障碍。尽管现有的治疗方法可以缓解症状，但无法阻止或逆转疾病的进展。因此，开发新的治疗手段成为了医学界的迫切需求。近年来，细胞替代疗法 （Cell Replacement Therapy, CRT） 作为一种潜在的治疗方法受到了广泛关注，特别是人类诱导多能干细胞（human induced pluripotent stem cells,hiPSCs） 的出现，为个性化治疗提供了新的可能。hiPSCs可以从患者的体细胞 （如皮肤成纤维细胞） 中重新编程获得，并分化为多种细胞类型，包括多巴胺能神经元。这种自体细胞疗法不仅避免了免疫排斥反应，还为每位患者提供了个性化的治疗方案【1, 2】。然而，iPSCs的临床应用仍面临诸多挑战，尤其是在安全性和有效性方面，如何确保iPSCs在分化过程中不产生肿瘤，如何评估移植后的细胞功能，都是亟待解决的问题。

近日，哈佛医学院的Kwang-Soo Kim、Poerre Leblanc和Bob Carter团队在Cell Stem Cell杂志上发表了文章Pre-clinical safety and efficacy of human induced pluripotent stem cell-derived products for autologous cell therapy in Parkinson’s disease，该研究主要评估了由人类诱导多能干细胞（hiPSCs）衍生的中脑多巴胺能细胞（mDACs）在帕金森病自体细胞治疗中的安全性和有效性，并基于研究结果提出了一套全面的质量控制标准，为即将开展的8名帕金森病患者的自体细胞治疗临床试验奠定了基础。

该团队首先从4名帕金森病患者的皮肤活检中提取成纤维细胞，经重编程生成hiPSCs。为了确保hiPSCs的临床适用性，他们对生成的hiPSCs进行了全基因组/外显子测序 （WGS/WES） ，以检测潜在的体细胞突变。所有hiPSCs均保持了良好的基因组完整性，未发现与癌症或神经退行性疾病相关的有害突变。随后，hiPSCs经由优化的21天分化方案分化为mDACs，分化过程中，他们通过延长DAPT （一种Notch信号抑制剂） 的处理时间，成功提高了mDACs的成熟度。体外实验显示，经过长时DAPT处理的mDACs表现出更高的多巴胺能神经元标志物 （如TH） 表达，且细胞增殖活性显著降低。

为了评估mDACs的安全性，该团队进行了长达39周的GLP （good laboratory practice） 小鼠安全性研究。他们将mDACs移植到免疫缺陷 （NSG） 小鼠的纹状体中，并定期监测小鼠的体重、血液学指标和临床化学指标。结果显示，移植后的小鼠未出现任何肿瘤形成或其他不良反应，且移植的mDACs仅局限于大脑内，未迁移到其他器官。在安全性得到验证后，该团队进一步评估了mDACs在帕金森病模型中的疗效。他们将mDACs移植到6-羟基多巴胺 （6-OHDA） 损伤的大鼠纹状体中，并通过旋转行为测试评估其运动功能的恢复情况。结果显示，大多数移植的mDACs能够显著改善大鼠的运动功能，但来自一名患者 （PD02） 的mDACs未能表现出预期的疗效。进一步的分析发现，PD02的mDACs虽然在体外和NSG小鼠中表现出正常的多巴胺能神经元分化，在移植后虽然形成了较大的移植物，但其多巴胺能纤维密度显著低于其他患者的mDACs，这可能是其疗效不佳的原因。

为了进一步探讨基因组完整性对hiPSCs安全性的影响，他们还使用了一组经过长期传代的成纤维细胞 （Coriell ND35976） 生成hiPSCs。结果显示，这些hiPSCs在分化后仍保留了部分未分化细胞的标志物 （如OCT4） ，并且在移植后引发了肿瘤形成。基因组分析显示，这些hiPSCs携带了多个与癌症相关的突变，强调基因组完整性在细胞治疗中的重要性。

综上，这项工作揭示了不同患者来源的mDACs在移植后的疗效存在显著差异，而多巴胺能纤维密度是评估疗效的关键指标，并强调了严格监控hiPSCs基因组完整性的重要性。这些发现将为即将开展的8名帕金森病患者的自体细胞治疗临床试验提供宝贵的数据。

https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.01.006

制版人：十一

参考文献

1. Yamanaka, S. (2020). Pluripotent stem cell-based cell therapy-promise and challenges.Cell Stem Cell27, 523–531.

2. Takahashi, K., and Yamanaka, S. (2006). Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors.Cell126, 663–676.

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