Cell重磅：幹細胞移植治療帕金森病爲何總失敗？CRISPR篩選找到關鍵解決靶點

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

帕金森病（Parkinson's Disease，PD），是一種破壞性神經退行性疾病，影響着全球超過600萬人，目前尚無治癒方法。其症狀包括有節奏的顫抖、運動減慢、語言障礙和平衡問題，並且會隨着時間的推移會變得更糟，這是由於中腦多巴胺神經元特異性、不可逆性丟失引起的。因此，細胞療法被認爲是一種有前景的帕金森病治療方式，有潛力恢復患者的多巴胺能功能。目前，已有各種細胞來源的細胞療法在臨牀前和早期臨牀研究中進行了帕金森病治療的測試，尤其是基於人多能幹細胞（hPSC）的細胞療法，展現了對帕金森病的治療潛力。然而，一個尚未解決的挑戰是，這些移植後的細胞會大量細胞，從而嚴重影響治療效果。

近日，紀念斯隆·凱特琳癌症中心的研究人員在國際頂尖學術期刊Cell上發表了題爲：TNF-NF-κB-p53 axis restricts in vivo survival of hPSC-derived dopamine neurons 的研究論文 。

該研究通過CRISPR-Cas9篩選，確定了p53限制了體內多巴胺神經元存活，而TNF-α-NF-κB通路介導了p53依賴的人多能幹細胞（hPSC） 來源的多巴胺神經元在體內的死 亡， 使用已獲得FDA批准上市的TNF-α單抗（阿達木單抗）來阻斷TNF-α，能夠 挽救移植後的多巴胺神經元存活，並有效恢復帕金森病小鼠模型的運動功能。

多巴胺神經元移植面臨的一個尚未解決的挑戰是其移植後在體內的細胞存活率有限。無論是胚胎幹細胞還是人多能幹細胞（hPSC）來源的多巴胺神經元移植，包括自體、同種異體和異種模型，超過90%的細胞在注射移植到體內都會丟失。這種低且不穩定的存活率（0.5%至10%）很可能導致不一致的臨牀結果，並給基於hPSC的臨牀試驗的患者帶來風險——要麼不足，要麼過量。此外，爲了補償有限的體內存活率而大量注射多巴胺神經元可能會增加因大量細胞死亡而引發宿主炎症反應的風險。

黑質中的多巴胺神經元（A9型多巴胺神經元）特別脆弱，在帕金森病中比A10型多巴胺神經元遭受更迅速、更嚴重的細胞損失。與疾病相關的脆弱性可能在多巴胺神經元移植時轉化爲選擇性脆弱性，從而進一步限制多巴胺神經元移植的功效，因爲A9型多巴胺神經元的移植對於運動恢復至關重要。

開發基於人多能幹細胞（hPSC）的細胞療法的另一個挑戰是消除污染細胞類型。例如，在帕金森病患者中進行胎兒組織移植導致某些患者出現移植物誘導性不自主運動（GID），這很可能與污染的血清素能神經元有關。目前使用hPSC來源的多巴胺神經元的研究顯示極少量的血清素能神經元，因此可能涉及較低的GID風險。

使用hPSC來源的細胞系進行早期人類臨牀試驗的基礎是移植多巴胺神經元前體，而不是終末多巴胺神經元。儘管這種方法可能繞過了在A9型多巴胺神經元中觀察到的選擇性脆弱性問題，但使用早期前體可能在長期移植中產生變異的膠質細胞和其他潛在的非靶向細胞類型。而且，這也限制了選擇性治療A9型多巴胺神經元亞型的帕金森病患者的可能性。

因此，高效植入終末多巴胺神經元仍然是一個重要的轉化目標，以最小化細胞治療時的安全問題，減少移植細胞的變異性，並優化基於hPSC的移植的功能潛力。

在這項最新研究中，研究團隊進行了CRISPR-Cas9篩選，旨在確定細胞移植後多巴胺神經元死亡的機制。

該研究確定了p53是限制多巴胺神經元存活的關鍵，並描述了細胞移植後p53誘導、宿主反應和多巴胺神經元死亡的時間動力學。

轉錄組學分析顯示，腫瘤壞死因子α（TNF-α）介導的NF-κB激活是p53誘導的上游調節因子，阻斷TNF-α介導的信號轉導可以挽救多巴胺神經元的死亡。

物種特異性RNA-熒光原位雜交，以及將多巴胺神經元移植到TNF-α敲除小鼠的研究表明，移植的多巴胺神經元是限制這些移植細胞存活的初始TNF-α來源。

接下來，研究團隊使用FDA批准的阻斷TNF-α的單克隆抗體（阿達木單抗）在移植時對細胞進行短暫處理，可顯著改善移植到體內的多巴胺神經元的存活，包括ALDH1A1+ A9型多巴胺神經元的存活，並能夠幫助帕金森病小鼠模型的運動功能得到有效恢復。

總的來說，該研究闡明瞭移植後多巴胺神經元死亡的機制，併爲提高多巴胺神經元存活率制定了一種新策略，這一策略應該適用於帕金森病的細胞療法。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00575-0