6月15日，《臨床研究雜志》在線發(fā)表中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、上海腦科學(xué)與類腦研究中心研究員陳躍軍團(tuán)隊(duì)的最新成果。研究人員解析了中腦多巴胺能神經(jīng)分化的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，發(fā)現(xiàn)了中腦多巴胺能神經(jīng)祖細(xì)胞的特異性表面蛋白分子，并且應(yīng)用它來獲得高純度目的供體細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且可預(yù)測(cè)的帕金森病細(xì)胞治療結(jié)果。

中腦多巴胺能神經(jīng)元分化過程單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄 受訪者供圖

據(jù)全球疾病負(fù)擔(dān)（GBD）預(yù)計(jì)， 2030 年全球有約930萬帕金森病（PD）患者，其中中國(guó)約有494萬。

帕金森病主要是源于中腦黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元的退行性病變和丟失，造成了紋狀體多巴胺含量顯著性減少，從而引起肌張力增高、運(yùn)動(dòng)遲緩、靜止性震顫、和步態(tài)異常等運(yùn)動(dòng)功能障礙。

“臨床上尚無治愈帕金森病的有效方案，目前的治療方法主要是對(duì)癥治療，包括以左旋多巴為代表的藥物治療和深部腦刺激。”陳躍軍告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“然而藥物治療只在早期階段有效，而腦深部刺激只適用于部分病人，隨訪成本高，且會(huì)引起抑郁癥等副作用，因此急需開發(fā)新的治療策略和方法?！?/p>

細(xì)胞替代療法（細(xì)胞治療）被認(rèn)為是有前景的PD治療策略。細(xì)胞治療通過移植外源神經(jīng)細(xì)胞補(bǔ)充丟失的多巴胺能神經(jīng)元，進(jìn)而恢復(fù)腦內(nèi)多巴胺釋放水平，解救患者運(yùn)動(dòng)功能障礙。

多能干細(xì)胞（包括人胚胎干細(xì)胞和人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞）可以通過體外分化，產(chǎn)生可移植的中腦多巴胺能神經(jīng)祖細(xì)胞，為細(xì)胞治療提供了大量的可再生的細(xì)胞資源。目前包括中，美，日，澳在內(nèi)的很多國(guó)家相繼開展了基于人多能干細(xì)胞技術(shù)的PD細(xì)胞治療臨床試驗(yàn)，然而仍然有很多問題需要解決。

一是體外分化得到的移植用供體細(xì)胞存在高度異質(zhì)性；二是供體細(xì)胞移植后，腦內(nèi)移植物中的目標(biāo)神經(jīng)元（多巴胺能神經(jīng)元）比例通常較低（不超過10%）；三是移植物的細(xì)胞組成未知。

陳躍軍解釋說，因此，如何獲得標(biāo)準(zhǔn)化的神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)品，以確保移植后穩(wěn)定且可預(yù)測(cè)的治療效果，仍然是帕金森病細(xì)胞治療在臨床上更廣泛和更安全應(yīng)用面臨的主要挑戰(zhàn)。

為解決上述問題，研究者首先繪制了人多能干細(xì)胞向中腦多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞分化的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，發(fā)現(xiàn)多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞的體外分化過程模擬了多個(gè)但相鄰的人胎腦區(qū)域的發(fā)育過程，包括腹側(cè)中腦、中腦-后腦邊界和腹側(cè)后腦，其中只有部分腹側(cè)中腦細(xì)胞可以進(jìn)一步分化為中腦多巴胺能神經(jīng)元。

該結(jié)果解釋了人多能干細(xì)胞向中腦多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞分化產(chǎn)生異質(zhì)性細(xì)胞類群的原因。研究者進(jìn)一步重建了人中腦多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞的分化軌跡，發(fā)現(xiàn)了代表早期或晚期多巴胺能神經(jīng)祖細(xì)胞的特異性表面蛋白分子，且這些表面蛋白分子可以預(yù)測(cè)體外分化得到的異質(zhì)性神經(jīng)祖細(xì)胞群，最終分化為中腦多巴胺能神經(jīng)元的效率。

進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，分化的多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞具有更高的治療效力，表現(xiàn)為對(duì)宿主紋狀體更強(qiáng)的多巴胺能神經(jīng)支配和只需要移植少量細(xì)胞（常規(guī)治療細(xì)胞劑量的10%）就可以達(dá)到治療效果。且分選組中，中腦多巴胺能神經(jīng)元被高度富集，非目標(biāo)神經(jīng)元類型大多被剔除。同時(shí)，不同分子標(biāo)記物分選的移植物具有高度一致的神經(jīng)元組成，提示移植高度富集的多巴胺能神經(jīng)祖細(xì)胞可以獲得穩(wěn)定且可預(yù)測(cè)的移植結(jié)果。

“該研究為中腦多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞分化過程中，細(xì)胞異質(zhì)性的產(chǎn)生和移植物中非目標(biāo)細(xì)胞的來源提供了更全面的理解。我們建立了獲得高度純供體細(xì)胞的方法，這些供體細(xì)胞移植后可獲得穩(wěn)定且可預(yù)測(cè)的細(xì)胞治療結(jié)果?！标愜S軍補(bǔ)充說，“該研究為實(shí)現(xiàn)更有效、更安全的帕金森病細(xì)胞替代療法邁出了重要一步。”

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1172/JCI156768

來源：《臨床研究雜志》