渐冻症，又称肌萎缩侧索硬化（Amyotrophic Lateral Sclerosis，ALS），是世界卫生组织（WHO）认定的五大绝症之一，是一种累及上/下运动神经元及其支配的躯干、四肢和头面部肌肉的，一种慢性、进行性变性疾病，常表现为上/下运动神经元合并受损所致的进行性加重的肌无力、肌萎缩和肌束颤动等。
渐冻症是最常见的一种运动神经元病，仅仅在我国就有大约20万渐冻症患者，患者发病年龄多在30-60岁之间，男性多于女性。渐冻症患者通常在发病后3-5年内致瘫痪甚至死亡。目前 FDA 仅批准了利鲁唑（Riluzole）和依达拉奉（Edaravone）用于渐冻症的治疗，但这两种药物只能适度减缓疾病发展。
2022年9月5日，美国西达赛奈医学中心的 Clive Svendsen 等人在国际顶尖医学期刊 Nature Medicine 发表了题为：Transplantation of human neural progenitor cells secreting GDNF into the spinal cord of patients with ALS: a phase 1/2a trial 的研究论文。
该研究开发了一种联合干细胞治疗和基因治疗的渐冻症新疗法，使用神经祖细胞来表达保护运动神经元的蛋白——胶质细胞源性神经营养因子（GDNF），可以解决 GDNF 蛋白无法穿过血脑屏障的问题。
研究团队使用这种联合疗法进行了首次人体临床试验，实验结果显示这种新疗法对渐冻症患者是安全的，而且一次治疗，这些神经祖细胞能够在患者脊髓中超过3年时间里（42个月）分化为星形胶质细胞并表达 GDNF 蛋白。
该研究的通讯作者 Clive Svendsen 教授表示，使用干细胞来将 GDNF 蛋白递送到大脑或脊髓是一种有效方法，这项研究证实了基因工程干细胞可以安全移植到人类脊髓中。而且一次移植，这些细胞可以存活并表达 GDNF 蛋白超过三年时间，进而可持续发挥保护运动神经元的作用。
2013年，霍金（左）参观Clive Svendsen（右）实验室
之前的研究显示，支持神经元功能的星形胶质细胞（Astrocytes）在渐冻症中存在缺陷并导致运动神经元死亡。而健康的星形胶质细胞可以保护渐冻症的运动神经元。
临床前研究显示，将人类神经祖细胞（hNPC）移植到啮齿动物、猪和非人类灵长类动物的中枢神经系统（CNS）中，这些细胞能够存活并分化成星形胶质细胞，且不会形成肿瘤，还能够保护宿主细胞，在退行性疾病和衰老动物模型中发挥保护作用。
然而，将野生型人类神经祖细胞（hNPC）移植到 SOD1 转基因的渐冻症大鼠模型的腰部脊髓中，并没有减缓运动神经元的死亡和渐冻症的疾病进展，这表明这些人类神经祖细胞（hNPC）还需要进一步营养支持才能发挥作用。
胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）是多巴胺和运动神经元的有效生长因子，但是，GDNF 无法穿过血脑屏障。之前治疗帕金森病的临床试验证实了 GDNF 的脑实质内给药的安全性。然而，在皮下或鞘内注射给药的渐冻症治疗试验中，GDNF 在血浆中的半衰期很短，因此对大脑和脊髓的渗透率很低，难以发挥治疗作用。
Clive N. Svendsen 团队希望将星形胶质细胞疗法与将 GDNF 直接地送达脊髓相结合，用来进行细胞和体外基因治疗，从而保护垂死的运动神经元。
Clive Svendsen实验室
与单独的人类神经祖细胞（hNPC）移植治疗不同，经过基因工程改造以稳定产生 GDNF 的 hNPC 细胞在移植后，可以保护 SOD1 大鼠渐冻症模型腰脊髓中的运动神经元。而且，这些细胞在移植后可以长期存活而不会形成肿瘤，并且可以安全运输到脊髓中，在那里进一步分化成星形胶质细胞并保护运动神经元。
具体来说，研究团队使用人类胎儿皮质样本用来生成神经祖细胞——CNS10，然后通过转导实现稳定的 GDNF 表达。这些细胞在 GMP 条件下进行扩增和储存，得到治疗用产品——CNS10-NPC-GDNF。研究团队首先在大鼠和猪上进行了临床前研究。
然后，研究团队进行了首次干细胞联合体外基因治疗的渐冻症人体临床试验。这项为期12个月的1/2a期临床试验共有18名渐冻症患者参与，按剂量递增的方式向患者的单侧腰部脊髓中移植 CNS10-NPC-GDNF。
该论文的共同第一作者 Pablo Avalos 博士表示，胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）自身无法通过血脑屏障来发挥作用，而用神经祖细胞来表达并释放 GDNF 是一种新的方法，可以将 GDNF 递送到所需的位置来发挥保护运动神经元的作用。实际上，这些细胞本身和 GDNF 能够双管齐下，发挥保护运动神经元的作用。
这项1/2a期临床试验的主要目标是确保将表达 GDNF 的神经祖细胞输送到脊髓中而产生任何安全问题，对患者腿部功能不产生负面影响。由于渐冻症患者的双腿通常以相似的速度丧失功能，因此研究团队仅对患者进行脊髓的单侧注射治疗，从而将患者的双腿作为治疗组和对照组进行比较。
研究团队还开发了一种新型注射装置，可以将 CNS10-NPC-GDNF 安全输送到患者的脊髓中。
在注射移植后，研究团队对患者进行了一年的随访，以测量治疗和未治疗腿的力量，结果显示，与未治疗的腿相比，细胞移植治疗没有对腿的肌肉力量产生负面影响。此外，研究团队对13名因疾病进展而去世的参与者的检测中发现这些移植的细胞持续存在且有 GDNF 蛋白的产生。
研究团队表示，这项临床试验证明了这种治疗方法的安全性，证明了这些细胞可以在患者体内长期存活，且在患者体内是安全的，这是进一步推进该临床试验的关键。
研究团队还表示，接下来将很快开始针对更多渐冻症患者的新的临床试验，将招募更多早期渐冻症患者，以观察这种治疗方法对疾病进展的影响。
值得一提的是，该研究团队还在进行另一项渐冻症治疗的临床试验，该临床试验同样使用的是 CNS10-NPC-GDNF，但是将这些细胞移植到控制手部运动的大脑皮层区域。目前该临床试验已经完成了第一例患者的治疗（共16名患者参与）。该临床试验的主要目标是证明安全性，同时也将评估治疗是否能够改善手部运动功能。
参考资料：
https://www.nature.com/articles/s41591-022-01956-3
https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT05306457
转自：“生物世界”微信公众号
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