《自然》：帕金森病细胞疗法曙光！哈佛科学家发现提升中脑多巴胺细胞移植存活率的方法

帕金森病的发生源于大脑黑质中的中脑多巴胺能神经元（mDAN）的选择性和进行性变性，这意味着，细胞移植是一种有潜力治愈帕金森病的新型疗法，例如由人类诱导性多能干细胞（hiPSC）或胚胎干细胞衍生的中脑多巴胺（mDA）细胞，尤其是自体mDA细胞。

2020年时，哈佛医学院Kwang-Soo Kim教授的研究团队成功利用MRI引导的立体定向外科手术，为一名69岁有10年帕金森病史的患者进行了自体hiPSC衍生的mDA移植，人源化小鼠模型显示，这些细胞不具有免疫原性，患者在手术后未接受免疫抑制药物，24个月观察期内，移植细胞存活，患者运动评估和症状量表评分保持稳定或有适度改善，左旋多巴的日用量下降6%[1]。

这表明，即使是自体移植，细胞存活率也可能受到限制，症状改善不显著。为了提高移植存活率，有研究团队提出，大幅增加移植的细胞数量，或者使用更早期分化阶段的细胞。Kim教授团队认为，这些方法可能会解决一些问题，但不良事件风险也会随之增加，包括移植物过度生长、受体大脑结构的破坏和/或肿瘤形成。他们还是希望找到更加安全的方法。

在今天的《自然》杂志上，Kim教授团队发表了最新研究成果[2]，他们发现，细胞移植时的外科手术本身会引起急性神经炎症，导致大多数移植的mDA细胞死亡，而当mDA细胞与调节性T细胞共同移植时，则可以有效抑制手术本身的不良影响，显著提高移植细胞的存活，在帕金森病大鼠模型中改善了治疗效果。

通过将帕金森病患者来源的中脑多巴胺祖细胞（mDAP）移植给自体免疫细胞人源化小鼠，研究人员发现，竟然只有不到1%的mDAP（相当于不到10%的mDAN）存活，不但如此，他们还观察到，大量来自人源化宿主免疫系统的免疫细胞，如人巨噬细胞和小胶质细胞、白细胞，及T淋巴细胞，在移植的细胞附近积累。

不过，研究人员觉得，这些小鼠是有免疫缺陷的，可能不足以说明问题，他们又挑选了免疫功能正常的大鼠，给大鼠进行了不包含任何细胞的假移植手术，结果仍然观察到了促炎细胞因子的急性释放和注射部位星形胶质细胞和小胶质细胞的立即激活，这意味着，大鼠大脑对穿透性脑损伤（即手术的针刺创伤）做出了免疫反应。

在第4天时，干扰素-γ（IFN-γ）阳性细胞水平达到峰值，其他多种炎症性细胞也在第7天时达到峰值，一个月后开始下降，相应的，注射部位附近的脑细胞死亡也在第7天时达到峰值。因此，研究人员推测，mDAP这些移植的细胞可能也是同样的死亡方式。

IFN-γ（c）在第4天时达到峰值，其他炎症性细胞（a，b）在第7天时达到峰值

通过体外细胞实验，研究人员排除了mDAN早期死亡是由移植的自体mDAP的免疫原性引起的可能性，而验证了促炎细胞因子诱导的细胞死亡，共培养7天后，总体细胞中有约15%死亡，其中mDAN死亡超过80%。

看来问题就是出现在这里。

在创伤性脑损伤（TBI）中，最初，也存在炎症性细胞的浸润，随后，调节性T细胞会浸润到受损区域，修复损伤并帮助恢复稳态[3,4]。因此，研究人员认为，同时移植调节性T细胞可能是减少针刺创伤引起的急性神经炎症的有效方法。

大鼠的自体调节性T细胞移植显著抑制了第2天时的促炎细胞因子急性诱导和第7天时的炎症性细胞浸润，也保护了大鼠的神经元免于死亡。自体调节性T细胞对MHCII+炎症性细胞浸润的抑制存在剂量反应关系，移植20000个时达到最大效果。

炎症性细胞浸润减少（e，f），神经元大量存活（g）

最后，研究人员验证了调节性T细胞的共移植保护mDAN免于死亡的可能性。

他们先是将患者来源iPSC衍生的mDAP和大鼠自身的调节性T细胞移植给了帕金森病大鼠，服用免疫抑制药物CsA的大鼠在移植后20周时，旋转症状显著改善，不服用CsA时，症状无法得到改善，这与研究人员的预期相一致。

移植后2周时，仅移植mDAP的大鼠出现炎症性细胞浸润和mDAP死亡，CsA治疗和/或调节性T细胞共移植挽救了大量mDAP，调节性T细胞的效果好于CsA。需要注意的是，20周时，即使共移植了调节性T细胞，mDAP依然死亡，这表明异种移植前提下，调节性T细胞只能提供短期保护，只有每日服用CsA挽救了mDAP。

调节性T细胞和CsA对炎症性细胞浸润的抑制（c，d）和mDAP的保护（e，f）

在借助患者免疫细胞的人源化小鼠中，共移植患者来源iPSC衍生的mDAP和调节性T细胞的自体移植实验显示，2个月的存活期内，共移植相比mDAP单独移植，显著增加了mDAP数量。小鼠的过早死亡可能是由于移植物抗宿主病（GVHD），因为此前有研究表明，人源化小鼠通常在将人类外周血单个核细胞（PMBC）注射到免疫缺陷型（NSG）小鼠后的30-90天内死于GVHD。

在非人源化的NSG小鼠中，共移植后20周，观察到了和异种移植实验类似的帕金森病相关旋转行为和前肢功能的显著改善。由于NSG小鼠的免疫缺陷，即使未使用免疫抑制药物，研究人员也没有观察到免疫排斥。

总的来说，这项研究给出了一条使用细胞移植疗法治疗帕金森病时，提高移植细胞存活率的现实可行的方法：共移植调节性T细胞。Kim教授表示，这一发现非常重要，细胞治疗最重要的标准就是安全性，下一步，他们要继续深入研究调节性T细胞如何提高多巴胺能神经元的存活，如何优化它们的功能。

参考文献：

[1] Schweitzer J S, Song B, Herrington T M, et al. Personalized iPSC-derived dopamine progenitor cells for Parkinson’s disease[J]. New England Journal of Medicine, 2020, 382(20): 1926-1932.

[2] Park, TY., Jeon, J., Lee, N. et al. Co-transplantation of autologous Treg cells in a cell therapy for Parkinson’s disease. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06300-4

[3] Alam A, Thelin E P, Tajsic T, et al. Cellular infiltration in traumatic brain injury[J]. Journal of neuroinflammation, 2020, 17: 1-17.

[4] Karve I P, Taylor J M, Crack P J. The contribution of astrocytes and microglia to traumatic brain injury[J]. British journal of pharmacology, 2016, 173(4): 692-702.