由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）是一個(gè)免疫豁免器官，其在應(yīng)用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）進(jìn)行細(xì)胞治療時(shí)所需的免疫抑制策略與器官移植有所不同。

干細(xì)胞治療帕金森病取得重大突破：單藥免疫抑制即可支持異體干細(xì)胞長期存活!

近日，日本京都大學(xué)iPS細(xì)胞研究與應(yīng)用中心臨床應(yīng)用系開展了首個(gè)針對(duì)帕金森病、使用同種異體iPSCs的人體臨床試驗(yàn)（jRCT編號(hào)：jRCT2090220384）。該項(xiàng)研究發(fā)表在《Cell Stem Cell》上[1]。

這項(xiàng)研究表明所有患者均接受了來自iPSCs分化的多巴胺能神經(jīng)前體細(xì)胞（iPSC-DANs）的移植，這些細(xì)胞具有純合的人類白細(xì)胞抗原（HLA）單倍型，且僅使用他克莫司進(jìn)行免疫抑制。

在本研究中，無論HLA是否匹配，均未觀察到具有臨床意義的免疫反應(yīng)。然而，使用iPSC衍生的樹突狀細(xì)胞作為刺激因子的高敏混合淋巴細(xì)胞反應(yīng)顯示，來自HLA不匹配受體的淋巴細(xì)胞被激活。該發(fā)現(xiàn)提示，iPSC-DANs中低水平的HLA表達(dá)有助于在免疫豁免的CNS內(nèi)成功植入。這些結(jié)果表明，中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病運(yùn)用干細(xì)胞移植技術(shù)可能僅需適度的免疫抑制治療。

為什么針對(duì)大腦的細(xì)胞治療需要考慮免疫抑制？

盡管大腦作為一個(gè)“免疫豁免”器官，其免疫反應(yīng)相對(duì)較弱，但早期的帕金森病胎兒組織移植臨床經(jīng)驗(yàn)表明，完全忽視免疫抑制會(huì)導(dǎo)致治療失敗。在80年代開始的開放標(biāo)簽試驗(yàn)中，研究人員直接采用了器官移植的強(qiáng)效免疫抑制方案（如環(huán)孢素、類固醇和硫唑嘌呤聯(lián)合用藥），并觀察到了一定的治療效果，這使人們相信免疫抑制是必要的。

隨后在美國進(jìn)行的兩項(xiàng)設(shè)計(jì)更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾p盲對(duì)照試驗(yàn)中，免疫抑制方案被大幅減少（一項(xiàng)完全不用，另一項(xiàng)僅短期使用環(huán)孢素），結(jié)果這兩項(xiàng)研究均未達(dá)到主要終點(diǎn)?；诖?，學(xué)界得出的結(jié)論是：即使是大腦內(nèi)的細(xì)胞治療，仍然需要一定程度的免疫調(diào)節(jié)來保護(hù)移植物。

不過，也有長期隨訪研究發(fā)現(xiàn)，在停止免疫抑制數(shù)年后，移植物仍能存活并發(fā)揮作用超過10年，這表明所需的免疫抑制程度和時(shí)長可能無需像外周器官移植那樣強(qiáng)烈。

干細(xì)胞治療相比胎兒組織移植有何免疫優(yōu)勢？

胎兒組織移植面臨的一個(gè)根本性限制是供體組織極其有限，且組織來源、純度和細(xì)胞組成均一性差，這些因素都可能增加其免疫原性。相比之下，基于干細(xì)胞的療法，特別是多能干細(xì)胞（如ESCs和iPSCs），為解決這些問題帶來了希望。

干細(xì)胞供體因其可以在實(shí)驗(yàn)室中無限擴(kuò)增，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更高的純度、均一性和未成熟性。理論上，這些特性使得干細(xì)胞，尤其是經(jīng)過分選的特定前體細(xì)胞（如多巴胺能神經(jīng)前體細(xì)胞），其免疫原性可能低于成分復(fù)雜的胎兒組織碎片。這為降低免疫排斥風(fēng)險(xiǎn)和簡化免疫抑制方案提供了可能。

當(dāng)前基于干細(xì)胞的治療有哪兩種策略？其免疫考量有何不同？

基于干細(xì)胞的治療策略主要分為自體移植和同種異體移植，兩者在免疫學(xué)上有著天壤之別。自體移植使用患者自身的iPSC分化的細(xì)胞，其基因與患者完全一致，因此理論上不會(huì)引發(fā)免疫排斥，無需任何免疫抑制。目前已有首例使用自體iPSC治療帕金森病的病例報(bào)道。

• 日本：iPS細(xì)胞衍生的多巴胺能細(xì)胞治療帕金森病的I/II期臨床試驗(yàn)

而同種異體移植則使用健康供者提供的細(xì)胞。除非經(jīng)過特殊匹配，否則會(huì)存在人類白細(xì)胞抗原（HLA）不匹配，從而有較高的排斥風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這個(gè)問題，一個(gè)策略是建立HLA同型合子iPSC庫，篩選出攜帶常見HLA單倍型的純合干細(xì)胞系。這樣可以為大量患者找到部分HLA匹配的細(xì)胞，從而預(yù)期降低免疫反應(yīng)的強(qiáng)度和概率，并允許使用更溫和的免疫抑制方案。

京都大學(xué)的臨床試驗(yàn)采用了怎樣的免疫抑制策略？

京都大學(xué)的這項(xiàng)開創(chuàng)性臨床試驗(yàn)采用的是同種異體移植策略。他們使用的細(xì)胞來源于其臨床級(jí)HLA同型合子iPSC庫中的一條HLA純合iPSC系，這意味著這些細(xì)胞所表達(dá)的HLA抗原只有一套，更容易在人群中找到匹配的患者，從而減少HLA錯(cuò)配的程度。

基于團(tuán)隊(duì)先前在非人靈長類動(dòng)物模型中的成功經(jīng)驗(yàn)，該臨床試驗(yàn)采用了一種相對(duì)簡化的免疫抑制方案：僅使用他克莫司一種藥物來控制潛在的免疫反應(yīng)。這項(xiàng)研究的目的之一，正是為了在人體中驗(yàn)證這種基于HLA部分匹配的、采用單一免疫抑制劑的方案是否足以保護(hù)移植細(xì)胞，并分析HLA匹配與不匹配對(duì)臨床結(jié)果的具體影響。

iPSC異體細(xì)胞治療帕金森病的臨床試驗(yàn)中的免疫反應(yīng)控制的結(jié)果

那么，供受者之間的免疫學(xué)特征究竟如何？它是否最終影響移植的成敗？

在本次臨床試驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)通過篩選HLA-A、HLA-B和HLA-DR純合的健康志愿者，建立了臨床可用的iPSC庫，并選用了在日本人群中最常見的HLA單倍型細(xì)胞系。該細(xì)胞系在六個(gè)位點(diǎn)（HLA-A、B、C、DR、DQ和DP）均為純合型，理論上可與約16.9%的日本人群匹配（圖1）。

實(shí)際篩選的213名患者中，23人完成了HLA分型，其中4人完全匹配，最終入組的7名患者中有3人達(dá)到了完全HLA匹配。這表明，雖然招募標(biāo)準(zhǔn)并未以HLA匹配為核心，但仍有部分患者天然具備免疫學(xué)上的良好相容性。

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)分析顯示，iPSC衍生神經(jīng)細(xì)胞在分化過程中呈現(xiàn)較低的HLA I類和極低的HLA II類分子表達(dá)水平，尤其是相比外周血單核細(xì)胞或iPSC衍生樹突狀細(xì)胞時(shí)。這種低免疫原性有助于減少移植物被宿主免疫系統(tǒng)清除的風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)，當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞暴露于促炎環(huán)境（如IFN-γ）時(shí)，HLA I類分子會(huì)有所上調(diào)，但整體免疫原性依然低于高免疫活性的樹突狀細(xì)胞。這些結(jié)果提示：即便在存在一定的HLA不匹配情況下，iPSC神經(jīng)細(xì)胞也可能憑借其低免疫原性，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)這一免疫豁免環(huán)境中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定移植。

在確定了細(xì)胞本身的低免疫原性后，下一個(gè)關(guān)鍵問題是：所選擇的免疫抑制方案是否足夠有效且安全？

研究結(jié)果表明，在接受移植的PD患者中，通過口服他克莫司維持5–10ng/mL的谷濃度，免疫抑制過程得到了穩(wěn)定控制（圖1C）。所有受試者在隨訪期間均未出現(xiàn)嚴(yán)重腎功能損傷或機(jī)會(huì)性感染等免疫抑制相關(guān)不良事件，這說明在精確監(jiān)測和嚴(yán)格入組標(biāo)準(zhǔn)下，他克莫司不僅具備良好的可行性，而且耐受性較高，能夠在移植后長期使用而不引發(fā)明顯并發(fā)癥。

與此同時(shí)，通過TSPO-PET和MRI對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞活化及炎癥反應(yīng)的監(jiān)測，進(jìn)一步證實(shí)了免疫控制的有效性（圖2）。無論是在移植后免疫抑制維持階段，還是在停藥16個(gè)月后，均未觀察到顯著炎癥跡象。這一結(jié)果提示，他克莫司在中樞神經(jīng)系統(tǒng)移植中既能提供足夠的免疫抑制以保護(hù)移植物，又不會(huì)導(dǎo)致過度抑制引發(fā)炎癥或感染，為CNS干細(xì)胞移植建立了較為安全可行的免疫管理方案。

除了影像學(xué)和臨床監(jiān)測，血清中的炎癥標(biāo)志物能否作為反映移植后免疫反應(yīng)的靈敏指標(biāo)？

檢測結(jié)果顯示，大多數(shù)受試者在移植后并未出現(xiàn)持續(xù)性或顯著的炎癥標(biāo)志物升高。PD02僅在術(shù)后第1天出現(xiàn)短暫升高，隨后恢復(fù)正常；而 HLA匹配的PD04在術(shù)后20個(gè)月出現(xiàn)部分炎癥因子升高，但停用他克莫司后并未再有類似變化。這提示移植相關(guān)的炎癥反應(yīng)總體可控，偶發(fā)的標(biāo)志物波動(dòng)更可能與生理波動(dòng)或檢測誤差相關(guān)，而非持續(xù)的排斥反應(yīng)。

ELISA的結(jié)果進(jìn)一步說明了這一點(diǎn)：雖然PD01和PD04的術(shù)前IFN-γ略高（圖3A），尤其是在PD01中，IFN-γ 水平在整個(gè)觀察期內(nèi)保持略微升高，可能與個(gè)體存在慢性炎癥背景有關(guān)，而非單純移植導(dǎo)致。同時(shí)，PD01、PD02和PD04術(shù)前IL-2在部分受試者中略高，但移植后降低，可能由于使用他克莫司（圖3B）。TNF-α在所有檢測中均低于檢出限，表明未出現(xiàn)明顯的系統(tǒng)性炎癥。這些結(jié)果綜合提示，血清標(biāo)志物的輕度波動(dòng)并未影響整體免疫耐受，移植后的免疫環(huán)境仍處于穩(wěn)定狀態(tài)。

一個(gè)核心的疑慮是：HLA不匹配是否終究會(huì)影響移植物的長期命運(yùn)？

本臨床試驗(yàn)證明，為期15個(gè)月的他克莫司單藥治療成功控制了所有7名患者的免疫反應(yīng)，無論其HLA匹配狀態(tài)如何。通過PET成像和血清檢測證實(shí)，供體細(xì)胞在所有患者體內(nèi)均成功存活，且未引發(fā)具有臨床意義的排斥反應(yīng)。這一重要發(fā)現(xiàn)表明，對(duì)于帕金森病的干細(xì)胞治療，采用這種相對(duì)溫和的免疫抑制方案是可行且有效的，這顯著區(qū)別于需要強(qiáng)效聯(lián)合用藥的傳統(tǒng)器官移植方案，這為干細(xì)胞治療帕金森病提供了更具安全性和可行性的臨床依據(jù)。

不過，從免疫學(xué)角度看，HLA不匹配并非毫無影響。在體外實(shí)驗(yàn)中，HLA不匹配的供受者樣本表現(xiàn)出更明顯的T細(xì)胞激活反應(yīng)，但這一反應(yīng)主要在iPSC衍生的樹突狀細(xì)胞中發(fā)生，而在iPSC-DANs中反應(yīng)明顯減弱。這表明iPSC-DANs由于其較低的HLA表達(dá)水平，天然具有較低免疫原性，從而減輕了不匹配帶來的排斥風(fēng)險(xiǎn)。因此，雖然存在理論上的免疫激活可能，但在臨床免疫抑制的保護(hù)下，移植物仍能在宿主體內(nèi)長期穩(wěn)定存活。

這些發(fā)現(xiàn)引出了一個(gè)更深遠(yuǎn)的問題：為什么在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的干細(xì)胞移植中，我們可以有信心地考慮降低免疫抑制強(qiáng)度？

以往針對(duì)帕金森病的開放標(biāo)簽臨床試驗(yàn)及近期ESC來源的細(xì)胞治療研究普遍采用多藥聯(lián)合免疫抑制方案，如環(huán)孢素、糖皮質(zhì)激素和硫唑嘌呤，通常維持約1年以獲得足夠的免疫抑制效果。然而，與器官移植不同，PD移植物排斥并不危及生命，而強(qiáng)烈免疫抑制可能增加機(jī)會(huì)性感染、肝功能損害及骨髓抑制等副作用風(fēng)險(xiǎn)。因此，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)移植中，適度降低免疫抑制強(qiáng)度可在控制排斥反應(yīng)的同時(shí)減少不良事件發(fā)生。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步支持了這一觀點(diǎn)：猴模型中iPSC衍生多巴胺能神經(jīng)前體細(xì)胞（iPSC-DAN）的異體移植顯示，大腦神經(jīng)細(xì)胞移植不易引發(fā)急性排斥，即使在HLA不匹配且未使用免疫抑制的對(duì)照動(dòng)物中，免疫反應(yīng)也要到移植后第二個(gè)月才出現(xiàn)。

此外，僅使用他克莫司即可維持異種移植物在猴體內(nèi)存活超過兩年。他克莫司快速穿過血腦屏障并在腦內(nèi)長期保持，有別于環(huán)孢素A。同時(shí)，相較于胎兒VM供體，PSC衍生供體更未成熟、純度更高、免疫原性更低，這也為降低免疫抑制強(qiáng)度提供了合理依據(jù)。本試驗(yàn)中，部分受者實(shí)現(xiàn)HLA同型合子匹配，即使在不完全匹配組，其HLA-A位點(diǎn)仍實(shí)現(xiàn)匹配，從而進(jìn)一步降低了排斥風(fēng)險(xiǎn)。

如何有效監(jiān)測中樞神經(jīng)系統(tǒng)干細(xì)胞移植的免疫反應(yīng)？

為了提高干細(xì)胞療法的安全性與有效性，本研究對(duì)個(gè)體病例進(jìn)行了免疫學(xué)監(jiān)測，主要通過多時(shí)間點(diǎn)的TSPO-PET掃描進(jìn)行。然而，盡管 [18F]GE180 PET已在多發(fā)性硬化和阿爾茨海默病神經(jīng)炎癥檢測中顯示出效果，其在CNS細(xì)胞治療中的敏感性和特異性尚未完全明確。

在食蟹猴實(shí)驗(yàn)中，第一代TSPO-PET示蹤劑[11C]PK11195能捕捉到MHC 不匹配異體移植物的免疫反應(yīng)，但無法檢測自體或MHC匹配移植物的反應(yīng)。在本試驗(yàn)中，[18F]GE180 PET并未顯示積聚現(xiàn)象，提示在免疫抑制方案下移植物未引起可檢測的炎癥反應(yīng)，所有患者順利完成免疫抑制治療。

由于PET成本高昂，研究同時(shí)探索了更經(jīng)濟(jì)的免疫檢測方法，包括血液標(biāo)志物、供體特異性抗體（DSA）及混合淋巴細(xì)胞反應(yīng)（MLR）。結(jié)果顯示，術(shù)后及停用他克莫司后，炎癥標(biāo)志物和DSA均未顯著升高，iPSC-DANs的MLR也未顯示免疫反應(yīng)，與臨床觀察一致。

但在HLA不匹配病例中，使用高靈敏度iPSC-DCs的MLR顯示顯著T細(xì)胞激活，尤其在移植后3個(gè)月時(shí)，提示存在潛在的免疫風(fēng)險(xiǎn)。然而，該高靈敏度MLR結(jié)果與神經(jīng)功能評(píng)分及[18F]DOPA PET的臨床效果未呈現(xiàn)相關(guān)性，說明即便存在體外免疫反應(yīng)，臨床移植物仍能穩(wěn)定存活。

HLA匹配和低免疫原性iPSC對(duì)CNS移植有多大影響？

與胚胎干細(xì)胞（ESCs）相比，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）在自體移植或HLA匹配移植中具有潛在優(yōu)勢，尤其在降低排斥風(fēng)險(xiǎn)方面更具靈活性。盡管本研究未觀察HLA匹配在臨床上帶來顯著優(yōu)勢，但HLA匹配或不匹配狀態(tài)仍可能影響免疫反應(yīng)，尤其涉及自然殺傷（NK）細(xì)胞和次要抗原的活化。因此，即便使用HLA同型合子或HLA敲除iPSCs，先天免疫監(jiān)視仍需納入移植設(shè)計(jì)和管理考量。

當(dāng)前研發(fā)趨勢已從建立HLA同型合子iPSC庫，轉(zhuǎn)向通過基因編輯構(gòu)建低免疫原性或通用型多能干細(xì)胞（PSCs），以適用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)及更高免疫排斥風(fēng)險(xiǎn)的組織類型。這些策略可能特別適合免疫抑制風(fēng)險(xiǎn)較高的PD患者。

例如，本試驗(yàn)在招募階段就排除了若干腎功能不全候選人。總的來說，本研究顯示傳統(tǒng)免疫抑制方案可在干細(xì)胞治療中減弱排斥反應(yīng)，但為實(shí)現(xiàn)個(gè)體化、必要且充分的免疫抑制，仍需進(jìn)一步探索移植物在CNS中的免疫機(jī)制，并開發(fā)相應(yīng)的免疫監(jiān)測方法。

結(jié)語：這項(xiàng)開創(chuàng)性的臨床試驗(yàn)，究竟為帕金森病的治療帶來了哪些新的希望？

這項(xiàng)首次使用同種異體iPSCs的人體臨床試驗(yàn)為帕金森病提供了新的治療可能性。研究表明，即便僅使用單一免疫抑制藥物他克莫司，移植的多巴胺能神經(jīng)前體細(xì)胞（iPSC-DANs）在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)也能安全存活，且未出現(xiàn)顯著的臨床免疫反應(yīng)。這意味著未來針對(duì)PD的干細(xì)胞治療可以在降低免疫抑制強(qiáng)度的情況下實(shí)現(xiàn)細(xì)胞存活和功能整合，從而減少藥物相關(guān)副作用的風(fēng)險(xiǎn)，提高治療的安全性和可行性。

此外，研究發(fā)現(xiàn)iPSC-DANs中低水平的HLA表達(dá)可能是成功植入的關(guān)鍵，即使受者與供體HLA不完全匹配，也能在CNS免疫豁免環(huán)境中存活。這為廣泛應(yīng)用同種異體iPSC移植提供了理論依據(jù)，降低了對(duì)完全HLA匹配的依賴，使更多患者有機(jī)會(huì)接受干細(xì)胞療法，為帕金森病的再生醫(yī)學(xué)治療開辟了新的前景。

參考資料：

[1]:https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(25)00269-3

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