据世界卫生组织(WHO)表示,全球患有痴呆症的人数正在急剧增长,已经成为了影响人类健康的重要疾病之一。
阿尔茨海默症(Alzheimer disease,AD),又叫老年性痴呆,是一种中枢神经系统变性病,起病隐袭,病程呈慢性进行性,是老年期痴呆最常见的一种类型。主要表现为渐进性记忆障碍、认知功能障碍、人格改变及语言障碍等神经精神症状,随着病情的发展,患者会逐渐忘记自己每天所做的事情,忘记回家的路,甚至连最亲的人都认不出来,直到生活完全无法自理。
AD的病因及发病机制尚未阐明,特征性病理改变为β淀粉样蛋白沉积形成的细胞外老年斑和tau蛋白过度磷酸化形成的神经细胞内神经原纤维缠结,以及神经元丢失伴胶质细胞增生等。
根据目前研究,临床上大约有40%左右的患病人群属于炎症型,即代谢有问题、肥胖、高脂肪、高血压又伴有炎症的一类人为阿尔茨海默症高危人群。
痴呆症分两种:阿尔茨海默症和血管性痴呆
所谓痴呆症是一系列导致记忆丧失的神经退行性疾病的总称。当痴呆症变得严重时可以损害一个人日常的生活自理能力。
痴呆症通常是由于大脑细胞受到损害引起的,当损害累积到一定程度并干扰到大脑各脑区之间进行相互交流时,就会影响到记忆、判断和运动功能。不同类型痴呆受损的脑区可能并不一样,比如阿尔茨海默症受损的部位在海马体,一个与记忆功能密切相关的脑区。
因此许多阿尔茨海默症患者记忆能力会严重受损,并会丢失大量记忆。其中阿尔兹海默症占到痴呆病例中的60%-80%,此外第二大类型是血管性痴呆,这种痴呆通常发生在病人中风之后,是由脑血管疾病所致的严重认知功能障碍综合征。
技术瓶颈与突破
目前临床上AD的治疗如药物治疗、基因治疗、 康复训练等只能改善症状,并不能阻止疾病的进展。
近年来,神经再生理论的发展和干细胞体外分离及培养的成功,为神经退行性疾病的治疗提供了 一个崭新的视野,尤其是神经干细胞(NSCs)在AD的治疗上发挥了关键的作用。细胞移植治疗可以从根本上解决 AD 神经细胞丢失的问题。
神经干细胞(NSCs)
NSCs主要来自胚胎或胎儿神经组织,现已发现成年哺乳动物大脑中也存在大量 NSCs。NSCs具有很强的自我更新及多向分化潜能,能够分化为神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞。近二十年来,NSCs成功的体外培养为神经退行性疾病的细胞治疗带来了希望。
研究表明,神经发生的损害能够引起啮齿动物学习、记忆等认知功能障碍。但是在 AD脑内,神经发生是增加还是减少仍饱受争议。一些研究证实,在转基因AD模型鼠中,神经干/ 前体细胞(NS / PCs) 的增殖和存活明显减弱,分化能力降低,可补充的神经元大量减少及凋亡增加,这种现象与Aβ有关。
研究发现,AD脑组织中Aβ沉积可中断神经发生,并对外源性NSCs 的存活、增殖有明显抑制作用,Aβ对NSCs的抑制可能与钙超载及激活胱门蛋白酶( caspases)有关。体外研究得到了同样的结果,Aβ42通过激活caspase信号通路促进人NPCs凋亡。
神经干细胞治疗AD的机制
以神经生长支持为目的,干细胞能够调节脑内炎症性环境,重建神经微环境,通过降低损害正常神经结构的因素(如减少β淀粉样蛋白等的异常堆积)促进受损神经单元的恢复和突触连接,从而有效改善病症。
主要作用机制包括:
1.保护神经元,修复脑损伤:干细胞可分化为胆碱能神经元,与宿主结合,修复神经通路,直接替代丢失的神经元
2.分泌营养因子:干细胞可分泌神经营养因子,如NGF、脑源性神经营养因子(BDNF)、NT-3等,促进细胞存活,增加突触连接,改善认知功能
3.抗淀粉样蛋白产生:β-淀粉样蛋白(amyloid β-protein,Aβ)在细胞基质沉淀聚积后具有很强的神经毒性作用。干细胞移植降低β-淀粉样蛋白,减轻aβ毒性,有利于移植细胞存活和认知功能恢复
4.抗炎反应:干细胞移植可降低白细胞介素(IL)-1β、IL-6、肿瘤坏死因子(TNF)-α、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)等促炎因子的表达。
5.促进内源性干细胞活化:外源性干细胞移植可改善脑微环境,促进内源性干细胞存活,刺激其活化。研究发现,干细胞可以通过分泌GDF15介导神经干细胞的分化,促进内源性神经再生,增强突触活性。
临床案例
国外学者开展了临床Ⅰ期的实验,将NGF联合NSCs移植到AD患者双侧海马和一侧楔前叶(低剂量3.0×10^6个细胞和高剂量6.0×10^6个细胞),事实证明,神经干细胞移植是安全可行的方法,9名受试者未发生干细胞相关的不良反应,移植高剂量患者比回输低剂量患者记忆能力改善更好,在后期两年随访实验中,未见脑出血、肿瘤形成及其他生理生化指标异常。
展望
近十几年来,NSC移植治疗AD取得了令人欢欣鼓舞的成绩,神经干细胞疗法是医学的必然且突破性的发展,相信随着临床试验的进展以及监管政策逐渐完善,不仅仅是阿尔兹海默症,还包括其他更多的神经退行疾病,都有望通过神经干细胞疗法出现新局面!
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【北联干细胞-iPSC细胞实验室】
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北京北联世纪干细胞生物科技有限公司,是一所集临床、科研、国际学术交流为一体的全球生命科学研究公司,技术源头为美国圣地亚哥Biocentrium公司,公司致力于再生医学新技术的基础研究与临床应用转化,并将iPSc诱导多能干细胞培养技术平移到国内,同时与国内多家三甲医院开展科研课题。
现涵盖iPSc诱导多能干细胞,鲜活细胞、间充质干细胞、神经干细胞、血管内皮干细胞、软骨干细胞、NK/NKT/CTL/CAR-T/CAR-NK/DC-CIK/INKT等免疫细胞,肿瘤疫苗等;应用范围包括:疾病预防、两性生殖、神经系统疾病、脑部疾病、亚健康、免疫系统疾病、骨关节疾病等,同时拥有个体化iPS制备和分化成精原细胞、卵原细胞并形成精子、卵子技术、NSC脑部立体定向技术、NSC球后视神经靶向技术等。