帕金森病（PD）是繼阿爾茲海默癥（AD）后第二大常見的神經(jīng)退行性疾病，多由腦內(nèi)產(chǎn)生多巴胺的細(xì)胞受損或凋亡引起，好發(fā)于60歲以上的老年人，成為腫瘤和心血管疾病之后威脅老年人身心健康的第三大殺手。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球約1000萬老年人遭受PD的影響，每年對于該病的護(hù)理和治療費(fèi)用高達(dá)570億美元，而這一數(shù)值還在持續(xù)上升[1]。PD臨床上以靜止性震顫、運(yùn)動(dòng)遲緩、肌強(qiáng)直和姿勢平躺障礙為主要特征，目前仍沒有根治的治療手段。近年來，干細(xì)胞如人類胚胎干細(xì)胞（hESCs）、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、多能干細(xì)胞（iPSCs）等等，為PD的研究和治療帶來了新的希望。
iPSCs是指通過基因重排方法，對已成熟分化的細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)，得到具有類似胚胎肝細(xì)胞的多向分化潛能性細(xì)胞。2006年，首先由Yamanaka等通過在類似胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)條件下，通過特定的轉(zhuǎn)錄因子，即Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4等四種因子，將分化的小鼠體細(xì)胞重編程為胚胎干細(xì)胞樣多能細(xì)胞，即誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。1年后，他們四種轉(zhuǎn)錄因子的相同組合從人成纖維細(xì)胞中產(chǎn)生了人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。自發(fā)現(xiàn)以來，研究者們改變轉(zhuǎn)錄因子導(dǎo)入方式，如利用替代載體，或者利用特定的小分子化合物改善并提高了iPSCs的安全性和低重編程率。 Matthias等發(fā)現(xiàn)來自小鼠的成纖維細(xì)胞和干細(xì)胞可使用非整合型腺病毒進(jìn)行重編程獲得4種轉(zhuǎn)錄因子。替代載體轉(zhuǎn)座子是一種不含細(xì)菌的DNA且可在細(xì)胞中
高表達(dá)，協(xié)助從成人脂肪干細(xì)胞中產(chǎn)生iPSCs。其他替代載體還包括仙臺病毒、質(zhì)粒、RNA和重組蛋白[2]。有研究表明，生物學(xué)試劑5-溴脫氧尿嘧啶核苷可以提高因子誘導(dǎo)的重編程效率。而且BrdU可以替代Yamanaka因子中最重要的Oct4 因子，與其他轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)iPSCs 產(chǎn)生。且基因突變實(shí)驗(yàn)證實(shí)在重編程所使用的濃度下，BrdU并不會導(dǎo)致基因突變及基因組的不穩(wěn)定。深入研究小分子化合物信號通路可更好地理解重編程的調(diào)控信號網(wǎng)絡(luò)，大大推動(dòng)了iPSCs的研究發(fā)展。
PD是一種環(huán)境因素與遺傳因素相結(jié)合的復(fù)雜疾病。近些年來，來自SNCA、LRRK2、PINK1和Parkin突變患者以及攜帶GBA突變的高危人類個(gè)體的體細(xì)胞被成功誘導(dǎo)到iPSCs并分化為DA神經(jīng)元。人類把這些分化的DA神經(jīng)元應(yīng)用于研究PD的發(fā)病機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了PD發(fā)病過程中調(diào)控因子、特殊的病理學(xué)特征、介導(dǎo)過程等等；同時(shí)，iPSCs被用于藥物的篩選和再利用[3]。在這些機(jī)制日益清晰的情況下，對人類探索PD的治療藥物及方案有著巨大的幫助。
目前PD治療上主要以緩解癥狀為主，沒有根治的治療方法。臨床上PD的治療主要有藥物治療及手術(shù)治療兩種方式，藥物治療有多巴胺受體激動(dòng)劑、左旋多巴類制劑、單胺氧化酶B 抑制劑等等，但僅能改善疾病的癥狀,不能有效地阻止病情的發(fā)展，且長期藥物治療會發(fā)生運(yùn)動(dòng)并發(fā)癥如運(yùn)動(dòng)波動(dòng)和異動(dòng)。PD的手術(shù)治療主要是DBS（腦深部電刺激），主要通過對腦深部特定核團(tuán)的微電流刺激治療運(yùn)動(dòng)障礙疾病，但也有導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)功能缺損的風(fēng)險(xiǎn)。除了傳統(tǒng)的臨床治療，如藥物和DBS，細(xì)胞替代治療為PD的有效治療策略的開發(fā)提供了一個(gè)新的基礎(chǔ)[4]。 1987年，研究人員在瑞典首次將胎兒中腦腹側(cè)組織移植到PD患者紋狀體中，PD 患者的細(xì)胞治療時(shí)代開始。
圖1 誘導(dǎo)多能干細(xì)胞用于帕金森病(PD)疾病
目前細(xì)胞療法在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中廣泛開展研究。研究人員在PD模型中對獼猴 iPSCs衍生的中腦DA神經(jīng)元進(jìn)行了長達(dá)2年的分析。他們觀察到，單側(cè)植入獼猴iPSCs后，運(yùn)動(dòng)功能逐漸改善，運(yùn)動(dòng)活性增加，無需任何免疫抑制。尸檢分析顯示了中腦DAns的存活和移植殼細(xì)胞的廣泛生長。研究人員通過使用底板標(biāo)記物 CORIN+對細(xì)胞進(jìn)行分類，iPSCs衍生的DA祖細(xì)胞可以被有效地分離出來。 當(dāng)移植到6-OHDA受損的大鼠體內(nèi)時(shí)，CORIN+篩選出的DA祖細(xì)胞存活并在體內(nèi)分化為中腦DAns，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)行為顯著改善，而沒有形成腫瘤。2017年，日本科學(xué)家在前人的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，分別使用健康人和PD患者iPSCs誘導(dǎo)的DA前體細(xì)胞移植入患有PD的長尾獼猴腦內(nèi)，并進(jìn)行了長達(dá)兩年的觀察，發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞成功地在模型猴體內(nèi)存活、增殖并發(fā)揮正常功能，成功緩解了模型猴肢體震顫的癥狀，而且無致瘤現(xiàn)象[5]。現(xiàn)iPSCs移植治療仍在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，相信在不久的將來,會逐步走向臨床試驗(yàn)。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞具有自我更新的潛能，能夠分化為包括DA神經(jīng)元在內(nèi)的任何體細(xì)胞。此外，iPSCs具有類似于hESCs的特性，但可以由成人細(xì)胞如皮膚、脂肪組織和成纖維細(xì)胞產(chǎn)生，所以無相關(guān)的倫理問題。 自體移植iPSCs也不會產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)[6]。
干細(xì)胞近年來一直是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，但其涉及倫理、宗教問題等，受到了很大的阻力；iPSCs 以其強(qiáng)大的多能性、較少的倫理問題和免疫排斥反應(yīng),擁有較好的應(yīng)用前景[7]。iPSCs可作為相關(guān)的帕金森細(xì)胞模型，用于藥物篩選、疾病進(jìn)展研究，最重要的是用于移植技術(shù)治療PD。2018年8月日本科學(xué)家Takahashi開展了針對PD的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞衍生細(xì)胞的第一個(gè)臨床試驗(yàn)，招募者為PD中期患者，以移植細(xì)胞分泌多巴胺，刺激大腦紋狀體神經(jīng)元為治療模式[8]。隨著臨床試驗(yàn)的開展，iPSCs面臨的障礙必將一一掃除，在多巴胺能細(xì)胞再生方面的應(yīng)用必定給PD患者帶來希望。
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