背景：肌萎縮側索硬化癥(ALS) 或漸凍癥是一種使人衰弱且無(wú)法治愈的神經(jīng)退行性疾病，其特征是脊髓、腦干和運動(dòng)皮層的運動(dòng)神經(jīng)元死亡。ALS的發(fā)病率約為每年每100,000人4.42例，嚴重影響運動(dòng)功能和生活質(zhì)量，導致進(jìn)行性肌肉萎縮、痙攣、癱瘓，最終導致死亡。ALS的病因大部分未知，90%的病例為散發(fā)性，10%為家族性。當前的研究針對炎癥、興奮毒性、易聚集蛋白和蛋白病的分子機制。

現有治療藥物情況

• 1.利魯唑：屬于谷氨酸拮抗劑，通過(guò)降低運動(dòng)神經(jīng)元興奮毒性來(lái)發(fā)揮作用。是目前唯一被證實(shí)能延長(cháng)ALS患者生存期的治療藥物，一般可延長(cháng)2-3個(gè)月。 
• 2.Tofersen：2023年獲美國食品藥品監督管理局（FDA）批準，用于治療SOD1-ALS。為反義寡核苷酸，可介導SOD1信使RNA的降解，進(jìn)而減少SOD1蛋白合成。
• I/II期臨床試驗證明其總體安全性，但更廣泛的III期試驗顯示，28周后雖腦脊液中SOD1蛋白水平降低了35%，卻未達到減緩病情進(jìn)展的主要終點(diǎn)。另有一項III期試驗正在進(jìn)行中（計劃2027年完成），以明確其對癥狀前至早期患者的影響。 
• 3.依達拉奉：原本用于治療中風(fēng)患者，2022年獲FDA批準成為ALS藥物，作用是清除自由基。III期試驗表明其能讓患者具有更高的基線(xiàn)功能，但僅適用于用力肺活量（FVC）>80%的早期癥狀患者。 
• 4.苯丁酸鈉和?；撬岫迹河?022年獲批，靶向運動(dòng)神經(jīng)元的內質(zhì)網(wǎng)和線(xiàn)粒體，防止細胞死亡。CENTAUR 2022試驗報告顯示其平均可延長(cháng)生存期6.5個(gè)月。 

總體而言，鑒于A(yíng)LS病因多樣且臨床表現差異大，僅針對單一分子機制治療很難實(shí)現治愈該病的目標，所以需要綜合多方面因素來(lái)探索更有效的治療方案。因此，干細胞療法正被研究作為治療ALS的多靶點(diǎn)方法。

干細胞療法治療肌萎縮側索硬化癥：間充質(zhì)干細胞、神經(jīng)干細胞和誘導性多能干細胞的療效比較

近日，國際期刊雜志《Biomedicines》發(fā)表了一篇“治療肌萎縮側索硬化癥的干細胞療法：間充質(zhì)干細胞、神經(jīng)干細胞和誘導多能干細胞的療效比較”的文獻綜述。該綜述表明這項研究對于推動(dòng)ALS治療從緩解癥狀和適度延長(cháng)生存期到積極改變疾病進(jìn)展和改善患者預后具有重要意義。成功的干細胞療法可以帶來(lái)新的ALS治療方法，減緩運動(dòng)功能喪失并減輕癥狀嚴重程度^[1]。

本綜述將比較三種具有特定分化特性、免疫調節或神經(jīng)保護因子的干細胞類(lèi)型，以評估它們對ALS神經(jīng)退行性病變的治療效果：神經(jīng)干細胞（NSCs）、間充質(zhì)干細胞（MSCs）和誘導多能干細胞（iPSCs）。干細胞潛能被定義為分化成各種細胞系的潛力，分為全能干細胞、多能干細胞和單能干細胞。

本綜述研究的間充質(zhì)干細胞可在中胚層、內胚層和外胚層各系分化，包括神經(jīng)元細胞，而NSCs則是可增殖成神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞的多能細胞（圖1）。間充質(zhì)干細胞取自骨髓、臍帶和脂肪組織，是ALS臨床試驗中研究最廣泛的干細胞（圖1）。iPSCs是山中伸彌（Shinya Yamanaka）于2006年開(kāi)發(fā)的工程多能細胞，為解決與NSCs和間充質(zhì)干細胞相關(guān)的倫理問(wèn)題提供了解決方案。iPSCs通常來(lái)源于皮膚或血液細胞，可分化為與ALS相關(guān)的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞（圖1）。

NSC分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞。MSC有可能成為來(lái)自三個(gè)胚層的細胞類(lèi)型：中胚層、外胚層和內胚層。iPSC可以分化成任何細胞類(lèi)型。

該研究的審查方法為：在2023年12月23日至2024年2月4日期間，利用多個(gè)數據庫（PubMed、ScienceDirect、伍倫貢大學(xué)圖書(shū)館、新南威爾士大學(xué)圖書(shū)館、ClinicalTrials.gov、Google Scholar），聚焦ALS及MSC、NSC、iPSC（圖2）等關(guān)鍵主題，檢查約150篇文章，依據相關(guān)性、同行評審情況和信息完整性制定納入標準，同時(shí)排除過(guò)時(shí)及未經(jīng)同行評審的研究。

使用多個(gè)在線(xiàn)數據庫檢查了約150篇專(zhuān)注于A(yíng)LS、MSC、NSC和iPSC的文章。不符合納入標準的研究未被采用，而符合納入標準的研究則進(jìn)行了一致性評估和評估。

間充質(zhì)干細胞在治療漸凍癥中的作用

間充質(zhì)干細胞（MSCs）具備自我更新、多譜系分化及免疫調節等特性，展現出治療ALS的良好潛力。其中來(lái)源包括骨髓、脂肪組織和臍帶血，且有神經(jīng)保護與再生特性，其中骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細胞（BMD-MSCs）是ALS研究重點(diǎn)（表1）。BMD-MSCs因能分泌血管內皮生長(cháng)因子和膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營(yíng)養因子（GDNF），可促進(jìn)血管生成以及運動(dòng)神經(jīng)元存活（圖3），還能釋放適量轉化生長(cháng)因子-β，促使小膠質(zhì)細胞轉變表型以維持中樞神經(jīng)系統穩態(tài)，不過(guò)其增殖能力隨供體年齡增長(cháng)而下降，限制大規模應用。 

在臨床研究方面，Siwek等人開(kāi)展的關(guān)鍵臨床研究對ALS患者鞘內注射自體BMD-MSCs，證實(shí)了其安全性，但治療效果因人而異，對晚期有癥狀患者病情進(jìn)展有放緩作用，而對進(jìn)展較慢患者改善有限，且研究因非隨機、無(wú)控制設計及小樣本量等因素，其因果關(guān)系及推斷說(shuō)服力存疑。

Terashima等人的平行實(shí)驗研究將骨髓來(lái)源的單核細胞與表達生長(cháng)因子的間充質(zhì)干細胞相結合用于A(yíng)LS小鼠模型，改善了運動(dòng)功能、延長(cháng)生存期并增強神經(jīng)元保存，體現出抗炎作用及調節免疫反應能力，但也存在樣本量小、治療效果不一致、后勤管理挑戰等局限。還有回顧性研究顯示鞘內自體BMD-MSCs多次注射可提高生存概率，凸顯其潛力，不過(guò)回顧性研究特點(diǎn)影響數據可靠性，仍需大規模、嚴格對照試驗評估長(cháng)期影響。

總體而言，BMD-MSCs因能調節免疫反應、具抗炎特性及可能助力神經(jīng)修復，在A(yíng)LS治療中被廣泛研究，為控制癥狀和疾病進(jìn)展提供了有希望的治療策略。

目前正在開(kāi)展一項名為ALSUMMIT的III期試驗，采用多中心、隨機、雙盲、平行組、假手術(shù)對照設計，旨在評估骨髓來(lái)源間充質(zhì)干細胞（BMD-MSC，即lenzumestrocel）的療效與長(cháng)期安全性，不過(guò)由于結果尚未公布，暫難以評判該設計對最終結果的影響，以及是否能解決此前相關(guān)研究（如Nam等人2023年研究）存在的局限性。

Nam等人2022年的研究方案提及之前的I/II期試驗[2]，該試驗證實(shí)BMD-MSC有著(zhù)至少可持續六個(gè)月的顯著(zhù)治療效果，且對ALS患者是安全的，還觀(guān)察到注射后轉化生長(cháng)因子-β1（TGF-β1）和單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）水平呈現逆轉關(guān)系，其中MCP-1作為神經(jīng)炎癥通路的重要生物標志物，與ALS進(jìn)展及生存率降低有關(guān)聯(lián)。

另外，Cudkowicz等人2022年完成的III期試驗顯示[3]，使用MSC-神經(jīng)營(yíng)養因子治療后，神經(jīng)炎癥在統計學(xué)上有顯著(zhù)改善，然而該試驗中的參與者處于晚期階段，這可能弱化了治療對整體研究人群的影響，致使主要和次要療效終點(diǎn)未呈現出統計學(xué)意義。

雖然納入大量晚期A(yíng)LS患者讓研究更具全面代表性，但因地板效應，可能影響了ALS功能評定量表修訂版（ALSFRS-R）的結果，即低評分情況下的明顯改善可能源于對反應的錯誤分類(lèi)，尤其鑒于該研究旨在證明病情進(jìn)展減緩。

神經(jīng)干細胞在治療漸凍癥中的應用

神經(jīng)干細胞的基本特性與研究意義：神經(jīng)干細胞是從胎兒脊髓或大腦中分離出的多能性自我更新細胞，可分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞，且存在激活的、靜止的及神經(jīng)祖細胞這三種亞型，各有不同發(fā)育作用。

因其與退化細胞組織來(lái)源相 同且能順應微環(huán)境信號，成為ALS治療中有前景的研究領(lǐng)域。不過(guò)，由于年齡是ALS主要風(fēng)險因素，成人神經(jīng)發(fā)生受外在和內在調控，存在倫理及物理隔離限制，比如定量神經(jīng)干細胞局限于特定成人大腦區域，并且在其成為可行治療方法前，還需解決新神經(jīng)元功能整合、連接來(lái)源等關(guān)鍵問(wèn)題。

早期研究及相關(guān)試驗情況：早期針對神經(jīng)干細胞（NSC）的研究與試驗著(zhù)重關(guān)注椎管內人類(lèi)神經(jīng)干細胞（hNSC）注射的安全性和耐受性，也收獲了諸多有希望的成果(表2），促使美國食品藥品監督管理局（FDA）于2009年批準此類(lèi)試驗。

目前已開(kāi)展兩項I期臨床試驗，第一項由Neuralstem公司資助[4]，對12名患者術(shù)后監測長(cháng)達18個(gè)月，未發(fā)現長(cháng)期并發(fā)癥，隨后又有3名患者參與II期試驗并接受五次單側頸部注射，也未出現運動(dòng)神經(jīng)元功能減慢情況；第二項I期試驗將分析周期延長(cháng)至60個(gè)月，同樣未顯示負面影響或醫源性損傷跡象。

面臨的局限及改進(jìn)措施：在SOD1G93A嚙齒動(dòng)物模型中發(fā)現神經(jīng)干細胞存在缺乏增殖和遷移的問(wèn)題，限制了其對更廣泛癥狀及更晚期疾病類(lèi)型的作用。

對此，雪松西奈醫學(xué)中心開(kāi)展一項試驗[5]，首次使用含神經(jīng)膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營(yíng)養因子（GDNF）的轉基因祖細胞（CNS10-NPC-GDNF）治療ALS，將細胞單側注射到18名腿部運動(dòng)能力中等的ALS患者腰部，達到12個(gè)月的主要安全終點(diǎn)，且在42個(gè)月內對運動(dòng)功能無(wú)不良影響。

這項研究表明，一次工程神經(jīng)祖細胞的注射可以在移植后長(cháng)達42個(gè)月內為ALS患者脊髓提供新的支持細胞和GDNF輸送。

存在的問(wèn)題及試驗意義

盡管達到了一定安全時(shí)間閾值，但由于A(yíng)LS病情進(jìn)展迅速、樣本量可能較小以及方法學(xué)缺乏同質(zhì)性等原因，對于已招募的晚期表型患者，安全時(shí)間閾值可能不足以準確分析病情迅速惡化帶來(lái)的長(cháng)期影響，即便將參與試驗患者限制在用力肺活量（FVC）≥預測值的60%（可走動(dòng)組和非可走動(dòng)組），仍有因病情自然進(jìn)展導致的死亡情況出現。

不過(guò)，研究整體表明相對安全，不同給藥方式和劑量下能達到至少12個(gè)月、最長(cháng)60個(gè)月的安全時(shí)間閾值，尸檢組織分析也證實(shí)了移植物存活及GDNF產(chǎn)生情況。而且，除安全性評估外，這些試驗還顯示出潛在療效的積極結果，如個(gè)別患者在運動(dòng)神經(jīng)元和轉棒性能測試中有病情進(jìn)展改善表現，另有三名患者記錄到短暫功能改善，雖然試驗本身并非為衡量療效而設計，但也展現出疾病治療的前景。

誘導性多能干細胞在治療漸凍癥中的作用

源自患者特異性體細胞的iPSC為ALS的個(gè)性化治療提供了可能性。iPSC 表現出無(wú)限自我更新和分化為所有特殊細胞類(lèi)型的獨特能力，可通過(guò)潛在地替換或支持神經(jīng)元以及改變ALS患病微環(huán)境提供一種新策略。

2006年，Shinya Yamanaka和Kazutoshi Takahashi首創(chuàng )了iPSC多能性誘導機制，通常涉及外源性多能性基因或因子的遞送（圖4）。

誘導多能干細胞（iPSC）具備治療肌萎縮側索硬化癥（ALS）的潛力，因其能夠無(wú)限復制，并且可分化為神經(jīng)系統細胞，這對于補充ALS患者所缺失的健康運動(dòng)神經(jīng)元極為關(guān)鍵，而這一特性也構成了干細胞移植的基礎。鑒于中樞神經(jīng)系統細胞終末分化的特點(diǎn)，中樞神經(jīng)系統修復本就頗具挑戰性，而在A(yíng)LS病理中，中樞神經(jīng)系統連接的喪失，尤其是肌肉與下運動(dòng)神經(jīng)元通過(guò)神經(jīng)肌肉接頭的軸突連接喪失是核心問(wèn)題所在。

此前Kubo等人（2009 年）的研究已證實(shí)胚胎干細胞（ESC）衍生的運動(dòng)神經(jīng)元能夠形成新的神經(jīng)肌肉接頭，由于iPSC和ESC極為相似，所以預計iPSC衍生的運動(dòng)神經(jīng)元也會(huì )提供類(lèi)似的再生益處。、

此外，通過(guò)iPSC衍生神經(jīng)元的細胞外囊泡進(jìn)行旁分泌信號傳導，能夠遞送神經(jīng)營(yíng)養因子和抗炎劑，進(jìn)而提供額外的治療優(yōu)勢，可促進(jìn)神經(jīng)元存活以及助力組織再生。這種方法對于重建神經(jīng)肌肉接頭、改善ALS患者的運動(dòng)控制，還有調節中樞神經(jīng)系統微環(huán)境以支持神經(jīng)修復等方面或許都起著(zhù)至關(guān)重要的作用。

誘導多能干細胞（iPSC）治療漸凍癥相關(guān)的研究進(jìn)展

Yang等人的研究：2023年，Yang等人開(kāi)發(fā)出一種能將iPSC引導至頸部脊髓運動(dòng)神經(jīng)元（sMN）的方案，這在A(yíng)LS研究中是重大進(jìn)步，該方案克服了胚狀體形成的復雜性，產(chǎn)出近乎純凈的神經(jīng)干細胞（NSC）。而且這些sMN呈現出的過(guò)度興奮是散發(fā)性ALS的關(guān)鍵表型，體現出其在疾病表型呈現與建模方面的潛力。 

針對分泌GDNF的iNPC的研究：另有一項聚焦分泌膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營(yíng)養因子（GDNF）的iPSC衍生神經(jīng)祖細胞（iNPC）的研究，著(zhù)重凸顯了iPSC在A(yíng)LS中的神經(jīng)保護能力。iNPC的基因表達譜與胎兒神經(jīng)祖細胞相似，并且其在嚙齒動(dòng)物ALS模型中展現出保護作用，進(jìn)一步驗證了這一治療途徑的可行性。

Marshall等人的研究：Marshall等人在2023年通過(guò)探索人誘導多能干細胞衍生的運動(dòng)神經(jīng)元（hiPSC-MN）中的軸突再生情況（尤其是針對SOD1A4V突變），拓展了iPSC的應用范疇。他們發(fā)現軸突再生有所增強，意味著(zhù)iPSC具備抵消諸如軸突再生受損這類(lèi)特定ALS缺陷的潛力，由此展示出其針對ALS的靶向治療策略。

iPSC療法的優(yōu)勢與潛力

誘導多能干細胞（iPSC）療法在治療像肌萎縮側索硬化癥（ALS）這類(lèi)疾病方面展現出希望，其關(guān)鍵優(yōu)勢在于具備自我更新能力，理論上能夠建立大規模細胞庫，而這種自我更新特性是開(kāi)展iPSC療法的基礎，借此可以持續生產(chǎn)專(zhuān)門(mén)的細胞類(lèi)型用于治療。

iPSC療法面臨的限制

成本高昂：建立和維護細胞庫需要細致的質(zhì)量控制、標準化程序以及嚴格的特性描述，并且還得對無(wú)菌性、細胞表型、染色體穩定性、遺傳特性和多能潛能等進(jìn)行徹底測試，以此確保用于治療的iPSC的安全性和有效性，這些環(huán)節都致使iPSC療法成本居高不下。 

道德考量：在iPSC療法中，道德方面的考慮至關(guān)重要，比如要確保細胞捐贈者和接受者的知情同意，保護好個(gè)人遺傳信息等。從細胞采集到iPSC應用的所有程序都必須遵循良好生產(chǎn)規范標準。 

倫理監管挑戰：獲取或分化iPSC的方法的完整性十分關(guān)鍵，特別是涉及基因操作的方法。由于iPSC存在被濫用于人類(lèi)克隆、制造人獸嵌合體或者非法生成經(jīng)過(guò)改造的人類(lèi)配子等風(fēng)險，所以需要持續開(kāi)展倫理辯論，并且監管方面要時(shí)刻保持警惕?？傮w而言，iPSC療法雖有治療疾病的潛力，但受成本、道德、倫理監管等多方面限制，在其應用發(fā)展過(guò)程中需要妥善應對這些問(wèn)題。

總體來(lái)看，這些不同角度的研究從多方面展現了iPSC在A(yíng)LS治療及相關(guān)研究領(lǐng)域的應用價(jià)值與潛力，為后續進(jìn)一步攻克ALS疾病提供了有意義的研究方向和依據。

干細胞的未來(lái)方向

在對目前干細胞應用于A(yíng)LS治療的回顧中，我們確定了每種細胞類(lèi)型的主要治療潛力和挑戰（表3）。

結論

以下是對上述結論部分內容的概述：本綜述圍繞干細胞療法治療肌萎縮側索硬化癥（ALS）的潛力展開(kāi)，著(zhù)重考察了間充質(zhì)干細胞（MSC）、神經(jīng)干細胞（NSC）和誘導多能干細胞（iPSC）治療漸凍癥的應用及各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)。

各種干細胞類(lèi)型治療漸凍癥的潛力

間充質(zhì)干細胞：具備減緩ALS進(jìn)展、提高患者生存率的潛力，其免疫調節與再生特性在臨床前和臨床試驗中均展現出積極前景。

神經(jīng)干細胞：能夠分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞，發(fā)揮神經(jīng)保護作用，有望延緩ALS進(jìn)展，臨床試驗多呈現積極的安全結果，部分研究還發(fā)現患者功能有所改善。 

誘導多能干細胞：可從患者特定體細胞提取，利于實(shí)現個(gè)性化治療，能替換或支持ALS患者的神經(jīng)元，憑借無(wú)限自我更新能力在臨床前研究及嚙齒動(dòng)物模型試驗中表現出良好效果。

各種干細胞類(lèi)型治療漸凍癥面臨的局限性

間充質(zhì)干細胞：因臨床結果不一致、試驗設計非隨機以及其屬性隨來(lái)源改變等問(wèn)題，導致標準化和療效判定變得復雜。

神經(jīng)干細胞：受胎兒組織倫理爭議、脊柱內輸送的侵入性以及細胞遷移受限等因素阻礙，限制了其在A(yíng)LS治療中的廣泛應用。 

誘導多能干細胞：存在成本高昂、有致瘤性或遺傳毒性風(fēng)險以及生成技術(shù)復雜等情況，需全面對照試驗來(lái)保障其用于A(yíng)LS治療時(shí)的安全性和有效性。

總體評價(jià)：干細胞療法為ALS治療提供了創(chuàng )新性的多靶點(diǎn)手段，有望作為主要或輔助療法，相比現有療法，具備提高療效的潛力。

參考資料：

[1]:https://www.mdpi.com/2227-9059/13/1/35#B58-biomedicines-13-00035

[2]:https://trialsjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13063-022-06327-4#citeas

[3]:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mus.27472

[4]:https://academic.oup.com/stcltm/article/8/9/887/6403799?login=false

[5]:https://www.nature.com/articles/s41591-022-01956-3

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