引言

研究人员预测,部分干细胞疗法即将步入临床。他们坚信,针对特定疾病的治疗方法将在未来五至十年内成为医学常态。

瑞典隆德斯科讷大学医院(Skåne University Hospital)的一支研究团队,已特制一根细微针头n,将细胞精准移植入人类大脑,以攻克帕金森氏症。
安德鲁·卡西(Andrew Cassy),原为电信领域研究员,2010年因确诊帕金森病而提前退休。出于对自身病情的深切关注,他毅然决定投身临床试验。“我拥有充裕的时间,也希望为疾病的理解与治疗贡献绵薄之力。”
2024年,卡西有幸参与了一项开创性试验。同年10月,在瑞典隆德,外科医生将源自人类胚胎干细胞(ES)的神经元植入其大脑,期许这些神经元能替代他脑中受损的组织。此研究是探索干细胞治疗癌症、糖尿病、癫痫、心力衰竭及多种眼疾等顽疾的100余项临床试验之一。
与那些提供未经批准疗法的地下诊所不同,这些试验所采用的干细胞具备转化为新组织的能力。尽管规模尚小,且主要聚焦于安全性验证,面临的挑战依然严峻,如细胞类型的选择、免疫抑制药物使用的规避等。这类药物虽可防止移植细胞被排斥,却也会增加感染风险。
但是,一系列临床研究已昭示干细胞疗法的转折点到来。历经数十年的深入研究,伴随伦理与政治争议的此起彼伏,如今干细胞在组织再生领域的安全性与潜力正接受广泛检验。缅因州巴港杰克逊实验室的干细胞专家马丁·佩拉(Martin Pera)感慨:“发展速度惊人,自我们首次成功培养人类干细胞至今,仅仅只过了26年。”

01追溯起源

卡西的病症始于44岁,手指持续轻微震颤。
帕金森病以典型运动症状著称,其根源在于大脑黑质中A9细胞(即多巴胺神经元)的退化。药物虽能替代缺失的多巴胺,但副作用显著,如不受控制的运动与冲动行为,且随病情发展,疗效渐弱,副作用加剧。替换退化的多巴胺能细胞的想法由来已久。
人体发育过程中,多能胚胎干细胞(ES细胞)能分化为大脑、心脏、肺等器官的特定细胞。理论上,移植的干细胞能修复任何受损组织。


帕金森病为此提供了验证契机。1987年,瑞典率先实施此类细胞移植,所用神经元源自终止妊娠的胎儿发育中的大脑。此后,虽有400余名患者接受移植,但效果各异,有的未见改善,甚至出现严重副作用,而部分患者则病情大幅好转,甚至无需再服多巴胺能药物。

英国剑桥大学神经学家罗杰·巴克(Roger Barker)指出:“总体而言,研究表明此法可行,有时甚至具有变革性,但我们需更可靠的细胞来源。”胎儿脑组织难以标准化,且可能含有错误类型的细胞。

更重要的是,道德与宗教因素限制了其使用。此外,细胞材料的获取亦是一大难题。

随着人类胚胎干细胞(ES细胞)与诱导多能干细胞(iPS细胞)的出现,再生干细胞疗法的前景愈发光明。诱导多能干细胞通过对成体细胞重新编程获得,如今已能大量生产,质量与纯度均满足临床需求。

哥本哈根大学的干细胞研究员阿格妮特·基尔克比(Agnete Kirkeby)及其团队调研了全球再生干细胞临床试验的现状。截至2024年12月,他们确认了116项已获批或完成的试验,涵盖多种疾病

其中,约半数试验以人类胚胎干细胞为起点,其余则使用诱导多能干细胞,部分来自现成的细胞库,部分则从患者自身的皮肤细胞或血液中提取并培养。在针对帕金森病的试验中,有12项尝试使用源自干细胞的能产生多巴胺的细胞进行治疗。

02帕金森病的希望

卡西参与的试验由巴克共同领导,另一项由马萨诸塞州剑桥市的生物技术公司蓝石治疗公司(BlueRock Therapeutics)主导,更为先进。两项试验均为患者提供了源自人类胚胎干细胞的A9祖细胞

蓝石公司已公布12名参与者的初步结果,两年后显示治疗安全,且高剂量组展现出疗效。至今,帕金森病试验中未出现使用多巴胺能药物或胎儿组织试验时的副作用。

与其他器官相比,大脑在治疗中更易操作,部分原因在于其免受免疫系统攻击。参与者仅需服用一年免疫抑制剂,以覆盖血脑屏障愈合期。而其他器官试验的患者则需终身服药。大脑的高度适应性也是优势之一。

A9细胞位于黑质,向前脑的壳核发送投射,释放多巴胺。神经外科医生常将祖细胞直接植入壳核,因该部位更易到达。巴克称,大脑对胎儿组织及“错位”细胞的适应能力“令人称奇”。他还提及一项关于癫痫的研究,其中人类胚胎干细胞来源的移植细胞能整合到大脑的正确神经回路中。

在加州旧金山生物技术公司Neurona Therapeutics的临床试验中,外科医生将未成熟的中间神经元移植到10名药物难以控制的癫痫患者大脑中。治疗前,这些患者癫痫发作频繁,生活无法自理。

移植一年后,前两名参与者癫痫发作几乎停止,且效果持续两年,其他参与者发作频率也显著降低,无副作用或认知损伤。

去年6月,美国食品和药物管理局授予该疗法快速通道资格,加速审批流程。加州大学旧金山分校的阿诺德·克里格斯坦(Arnold Kriegstein)作为Neurona Therapeutics的联合创始人表示:“尽管试验在不同地点进行,但患者结果惊人相似,疗效显著。”

与大脑相似,眼睛也能免受免疫系统攻击。基尔克比及其团队确认了29项针对眼部疾病的临床试验,特别是年龄相关性黄斑变性。而其他器官,如心脏与胰腺,虽无此免疫优势,却是严重疾病的源头,如心力衰竭与1型糖尿病。

03超越界限

其他病症的研究进展相对缓慢,但福泰制药(Vertex Pharmaceuticals)的一项试验为糖尿病治疗带来了希望。

干细胞生物学家道格拉斯·梅尔顿(Douglas Melton)及其团队于2014年在哈佛大学成功研制出首个源自人类胚胎干细胞系的功能性胰岛细胞。如今在福泰制药,梅尔顿正领导一项针对重症患者的试验,使用类似方法制备的专有胰岛细胞。

这些细胞可在体内任何部位发挥作用,本试验中选在肝脏。据公司称,接受全剂量治疗的12名参与者中,9人已无需注射胰岛素,另两人也减少了注射量。梅尔顿表示:“效果之好令我惊讶且欣喜,尤其是对患者展现出的潜力。”他自20世纪90年代进入此领域,当时他的小儿子被诊断出患有1型糖尿病。

心脏对再生医学而言是另一大挑战。心脏由不同细胞类型构成,复杂且庞大,一旦受损,需原地修复。莱顿大学的干细胞科学家克里斯蒂娜·穆默里(Christine Mummery)是首批成功培育跳动心肌细胞的人之一,那是在2002年。

但她很快意识到临床应用的艰巨性,尤其是看到移植手术中切除的伤痕累累、布满脂肪的心脏时,她深感“短期内无法解决”。于是她转向疾病建模研究。然而,全球有约6400万人患有心力衰竭,穆默里对坚持此领域的科研人员表示敬佩。洛杉矶南加州大学凯克医学院的干细胞生物学家查克·默里(Chuck Murry)便是其中之一。

耕耘近30年后,他希望明年能启动一项临床试验,测试将诱导多能干细胞产生的未成熟心肌细胞注射到中度心力衰竭患者心脏中的安全性与可行性。科学家们预计,这些细胞将逐渐成熟,增强心脏跳动能力。默里表示,研究过程中不乏“令人沮丧的时刻”,感觉方法行不通,且一些心脏干细胞研究的可靠性也遭受质疑,这类风波“可能使研究倒退五年”。

肾脏的研究更为复杂。哥本哈根大学国际干细胞研究中心诺和诺德基金会干细胞医学中心(reNEW)的首席执行官梅丽莎·利特尔(Melissa Little)表示,肾脏结构错综复杂,其挑战“比心脏更甚”。

她认为,解决这些挑战需要干细胞生物学家与工程师的合作,但目前该交叉领域“尚处于初级阶段”。然而,肾脏再生治疗的需求巨大:“仅在美国,就有超过10万人等待肾脏移植,而最终仅四分之一的人能获得移植。”在临床研究迅速发展的领域,由多能干细胞产生的免疫细胞正用于癌症的靶向治疗。

目前有23项试验正在测试这些来源的T细胞或自然杀伤细胞治疗一系列癌症的潜力,相较于当前的细胞免疫疗法,可能更快、更经济。中期报告显示,这些治疗方法安全、耐受性良好,且在某些情况下疗效显著,部分参与者癌症完全缓解。

04细胞之选

人类胚胎干细胞与诱导多能干细胞,何种更适合作为细胞治疗的原料,仍是悬而未决的重大问题。
耶路撒冷希伯来大学的干细胞生物学家本杰明·鲁比诺夫(Benjamin Reubinoff)曾为一项大型黄斑变性试验研发专用细胞,他表示:“从功能上看,两者无显著差异。”早期因人类胚胎使用的政治争议及诱导多能干细胞来源的缺乏,多数试验采用人类胚胎干细胞。
细胞重编程方法于2006年首次研发成功。
许多科学家仍倾向于使用人类胚胎干细胞,因其变异最少;而对成体细胞重编程可能引入促癌突变。基尔克比指出:“选择诱导多能干细胞,意味着给患者增加额外风险。”
然而,许多科学家认为癌症风险更多只是假设,并非现实。在移植前对重编程细胞的基因组进行检查,至今未记录在动物或人类研究中出现癌症病例。近期研究多选用诱导多能干细胞,
部分原因在于某些国家对人类胚胎的伦理敏感性依旧强烈。美国担忧政治环境可能突然反对使用源自人类胚胎的治疗细胞。
默里阐述道:“政策导向至关重要,二十年来,我始终坚信,将那些被遗弃的胚胎用于救助在世之人,相较于简单地丢弃它们,更加贴合伦理原则。然而,当我于八月从西雅图华盛顿大学转至凯克医学院时,我趁机转向了利用诱导多能干细胞衍生的细胞。既然迎来了全新的开始,我不禁自问:为何还要在胚胎干细胞这一议题上持续挣扎呢?”
移植细胞的免疫排斥问题仍是当前亟待攻克的难关。虽然采用诱导多能干细胞或人类胚胎干细胞制备的通用细胞系便捷易用,但患者仍需接受免疫抑制治疗。若能从个体自身的皮肤或血细胞中重新编程定制细胞,则可规避免疫抑制的需求,但这一过程成本高昂且耗时漫长,通常需要数周之久。
不过,或许还存在其他途径以避免免疫抑制剂的使用,比如通过基因编辑技术使细胞对免疫系统“隐形”,或是从物理层面为细胞提供保护。举例来说,糖尿病研究领域正探索将胰岛细胞包裹在生物相容性良好且具半透性的材料制成的胶囊中,这样葡萄糖、胰岛素等小分子能自由穿透,而体积较大的免疫细胞则无法进入。
随着这些治疗方法的不断进步,科学家们也在积极拓展他们的细胞类型库。例如,虽然能产生A9多巴胺的神经元能缓解帕金森病的某些症状,但帕金森病还可能伴随与使用乙酰胆碱作为神经递质的神经元退化相关的认知功能下降等问题。
目前,科学家们已着手对这类干细胞衍生的神经元进行测试。

写在文末

要全面评估干细胞在再生医学中的真正价值,还需时间的检验。尽管如此,卡西仍对自己能参与这项研究感到欣喜,他坦言:“这是一项探索性的研究,我们无从知晓最终的结果会如何,但当我步入手术室时,我满怀信心,毫无畏惧。”
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