《自然·医学》:渐冻人干细胞基因疗法突破！

来源：奇点蛋糕2022-09-17 09336045

多位点疗法可能会增强临床疗效，研究小组已经在考虑将这种疗法应用于ALS患者的颈髓和大脑运动皮层。

肌萎缩侧索硬化(ALS)，俗称渐冻人，是一种自发的、致命的神经退行性疾病。

仅在美国，每年就有大约5000例ALS新发病例[1]。在中国，2016年的数据显示ALS的年发病率为1.65/10万[2]。

由于脊髓和大脑皮层运动神经元的死亡，ALS患者的肌肉逐渐萎缩，失去运动能力，最终导致发音困难、吞咽困难甚至呼吸衰竭。患者在发病后3-5年内瘫痪甚至死亡[1]。

目前，美国美国食品药品监督管理局()只批准了利鲁唑和依达拉奉用于治疗ALS，但它们只能适度减缓疾病的发展，而不能有效治愈[3]。

近日，来自美国West Dasein Medical Center的Clive Svendsen研究团队在国际顶级医学期刊《自然 医学》上发表了一种ALS新疗法的临床试验结果[1]。

他们开发了一种ALS的新疗法，将基因治疗与疗法相结合，通过基因工程改造了来源于人类胎儿皮质的神经祖细胞系(CNS10)，使其表达胶质细胞系源性神经营养因子(GDNF)，从而解决了GDNF无法穿越血脑屏障的问题。

他们将这种经过修饰的神经祖细胞(CNS10-NPC-GDNF)用于首次人类临床试验。通过为期12个月的临床1/2a期试验和对患者的随访结果，他们发现这种新疗法对ALS患者是安全的。只需一次骨髓移植，这些神经祖细胞就可以为患者提供脊髓中的星形胶质细胞和GDNF长达42个月。

总的来说，本研究为ALS提供了一种新的治疗方法，并证明了这种治疗方法的安全性。

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虽然ALS已经被发现了一个多世纪，但仍然没有治愈ALS的方法。

大约10%的ALS病例是由基因突变引起的[4]，基因治疗仍在发展中[5，6]。此外，ALS的细胞疗法在不断发展，但目前体内新形成的神经元很难与肌肉形成正确的连接。

一项早期2期临床试验的结果表明，使用成人骨髓间充质干细胞(MSCs)可以暂时减缓疾病进程，其机制可能是MSCs可以产生营养因子和抗炎因子[7]。

Brainstorm领导的另一项2期临床试验显示MSCs疗法有效[8]，但随后的大规模3期临床试验(NCT03280056)失败。

这些临床试验至少证明了als患者脊髓内的细胞移植是安全的，这对于后续开发新的细胞疗法非常重要。

星形胶质细胞是一种为神经元提供支持的细胞，在ALS患者中可能出现异常，从而促进运动神经元的死亡[9]。

研究表明，健康的星形胶质细胞可以保护运动神经元[10]。因此，通过干细胞移植恢复患者体内健康的星形胶质细胞，可能会减轻ALS患者运动神经元的损伤，从而减缓疾病进程[11]。

几十年来，Clive Svendsen的研究小组一直致力于神经退行性疾病的细胞疗法。他们将来自人类皮层的神经祖细胞(hNPCs)移植到啮齿动物、猪和非人灵长类动物的中枢神经系统中。这些hNPCs可以存活并分化为星形胶质细胞，保护宿主细胞，抵抗衰老和神经退行性疾病的发展[12-16]。

然而，一些研究表明，将健康的hNPCs移植到ALS模型大鼠中并不能减缓运动神经元死亡和疾病进展[13，16]，这表明细胞治疗可能需要其他营养支持才能达到其效果。

胶质源性神经营养因子GDNF是一种非常有效的多巴胺能神经元和运动神经元的营养生长因子，但它不能穿过血脑屏障[17，18]，这使得其皮下或鞘内给药对神经退行性疾病的疗效较差。

因此，研究人员希望将细胞治疗与GDNF递送结合起来，使其能够直接到达脊髓并保护运动神经元。

Clive Svendsen团队之前的研究成果已经证明，将改造后能够产生GDNF的hNPCs移植到ALS模型大鼠体内，这些细胞可以分化为星形胶质细胞，GDNF可以安全地输送到脊髓中保护运动神经元[14，15]。

为了验证这种基因工程结合细胞移植对ALS患者是否安全，研究人员首先进行了临床前试验。

他们使用通过基因工程从人类胎儿皮层获得的神经祖细胞

在大鼠中的试验表明，CNS10-NPC-GDNF可以在大鼠脊髓中存活，分化成星形胶质细胞，保护运动神经元，并且是安全的。

为了将CNS10-NPC-GDNF注射到患者脊髓中，他们开发了一套新型注射装置，可以将细胞安全注射到大型动物的脊髓中。

在大鼠和猪身上进行的临床前期试验结果表明，CNS10-NPC-GDNF移植可以在脊髓中存活，分化成星形胶质细胞，产生GDNF，也验证了其安全性。

随后，研究人员进行了CNS10-NPC-GDNF的首次人体临床试验。

他们招募了18名ALS患者进行临床研究，随机分为两组，以剂量递增的方式向患者的单侧腰部脊髓中移植CNS10-NPC-GDNF。

第一组共9名患者，他们分别接受了10次单侧不同位点的注射，每次注射20万个细胞，总共200万个细胞。第二组也是9名患者，10次注射，每次50万个细胞，总共500万个细胞。

为了避免损伤运动神经元，这些细胞不是直接注射到脊髓的腹角中，而是注射到脊髓腹角和背角的过渡区域，注射到该区域的细胞可以向腹侧迁移，到达运动神经元所在位置。

细胞移植后，这些患者住院观察了5天，然后在移植后的第1、2、3、6、9和12个月分别进行检查，并长期随访。由于CNS10-NPC-GDNF是同种异源细胞，可能会导致排斥，因此所有参加的患者均接受了免疫抑制治疗。

在手术后短期内，89%的低剂量注射患者和67%的高剂量注射患者表示有感觉异常、不适或疼痛，有9个患者表示疼痛超过了6个月。

在这项临床试验中，患者出现的副作用大多是由于ALS、免疫抑制或者手术造成的损伤，没有严重的副作用是由于移植的细胞导致的。因此，这项临床试验证明了这种治疗方法的安全性。

这项临床试验的主要目的是证明将CNS10-NPC-GDNF注射到脊髓中不会产生安全问题，并且不会对患者的腿部运动功能产生负面影响。

由于Clive Svendsen团队之前的研究结果已经证明，虽然每个ALS患者之间的疾病进程差异非常大，但是，每个患者身体两侧肌肉群的退化速率是非常相似的[19]。

因此，他们只给患者进行单侧脊髓注射，这样可以将同一个患者的两条腿作为治疗组和对照组进行比较，避免不同患者间的误差影响试验结果。

在进行细胞移植治疗后，他们对患者进行了为期一年的随访，测量治疗组和对照组每个患者腿部肌肉力量。

结果显示，从数值上来看，治疗组的腿部力量衰退的速率慢于对照组，虽然在统计学上并没有显著差异，但是至少说明这种治疗方法不会对患者的腿部肌肉力量产生负面影响。

接下来，研究人员对13名因为疾病进展而去世的参与者进行了尸检，发现在这些患者脊髓中，移植的细胞持续存在，并且可以检测到GDNF的产生。

此外，他们对这些患者脊髓的运动神经元数目进行统计，结果显示治疗组与对照组之间没有显著性差异。

总的来说，这项临床试验证明，这种基因工程结合干细胞治疗的方法是安全的，仅进行一次移植，移植的细胞就可以在患者体内长期存活，并且不会对患者产生严重的负面影响，达到了安全要求，这是进一步推进临床试验的关键所在。

为了避免损伤脊髓腹角处的运动神经元，本研究选取脊髓腹角和背角的过渡区域进行注射，但是检测结果表明，移植的细胞大多数仍然位于脊髓背角，较少迁移进入脊髓腹角，这可能是导致患者慢性神经痛以及疗效不显著的一个原因，在接下来的临床试验中，可能需要选择更靠近腹角的区域进行注射。

另外，虽然临床影像扫描结果显示，患者进行细胞移植后没有出现异常，但是尸检结果发现，在注射的位置常常会出现1-3mm大小的良性神经瘤，这些神经瘤是由施万细胞组成的，可能是由于手术损伤以及移植细胞分泌的营养因子共同促进了施万细胞的增殖。