一个人的临床试验

南方周末特约撰稿 汤波

iPS细胞在神经系统损伤等疾病的细胞替代疗法上具有巨大的应用潜力。　　视觉中国　❘图

金光洙（Kwang-Soo Kim）教授。

只有一个志愿者的临床试验在FDA的特批下秘密开展起来。研究人员用小片皮肤诱导产生iPS细胞，然后将大规模培养的多巴胺神经祖细胞注入患者脑部。试验初步证明了新疗法治疗帕金森病的安全性和有效性。

帕金森病是仅次于阿尔茨海默病的第二大常见退行性神经病变，主要症状是身体震颤、僵硬和行走困难等。目前，全球患病人数超过600万人，中国患者约占一半。到目前为止，该病尚没有治愈的方法，大多数治疗方法只能缓解症状或减缓疾病进程。不过，据2020年5月14日《新英格兰医学杂志》（NEJM）报道，美国哈佛医学院麦克莱恩医院等机构的研究人员利用定制的自体iPS干细胞治疗一名帕金森病患者，临床试验取得了一定的疗效，这一崭新的疗法给帕金森病患者带来新的希望。

病笃急寻医

乔治·洛佩兹（George Lopez）原本是一名内科医生，后来弃医从商，创办了一家医疗设备公司，积累了不少财富。在经历近十年的帕金森病折磨之后，洛佩兹原来使用的缓解症状的常规药物接连失效，病情不断恶化。他的身体震颤加剧，行走能力越来越受到限制，这让平时喜欢户外运动的他非常沮丧。

洛佩兹知道帕金森病还没有治愈的希望，不过他并不想坐以待毙。他在网络上四处寻找潜在的新疗法，还专门自费去参加相关的学术会议，想听听科学家在这方面有什么令人惊喜的研究进展。2013年4月，在一次“干细胞”学术会议上，洛佩兹了解到哈佛医学院麦克莱恩医院的金光洙（Kwang-Soo Kim）教授正在开展自体iPS干细胞治疗帕金森病的研究。听完金教授的报告之后，洛佩兹觉得干细胞疗法大有希望，于是想在会后找金教授聊聊，不过金教授作完报告后就离开了。

洛佩兹回家后给金教授写了一封邮件，表示愿意资助他继续进行干细胞治疗帕金森病的研究。金光洙教授是美国知名的干细胞专家，长期从事干细胞治疗帕金森病的研究。由于政府科研经费大幅减少，他当时正在为科研经费发愁，将不得不解雇一些研究人员。金教授看到洛佩兹的邮件后，将信将疑，最后还是决定与洛佩兹见面聊聊。两人见面后，洛佩兹进一步确认了干细胞治疗帕金森病的前景，在了解到金教授的困境之后，直接给他开出了一张200万美元的支票。洛佩兹当时想法很简单，即使金教授团队的研究成果不能马上给他带来治疗方案，也有望给这一领域的研究带来重大进展。

一线希望

在获得意外的200万美元资助后，金教授开始招兵买马，加快了研究进程，希望尽快攻克iPS干细胞移植面临的技术难题，并开展干细胞治疗帕金森病的临床试验。

其实，干细胞治疗帕金森病并不新鲜。科学家发现，帕金森病主要是因为大脑中一些合成多巴胺的神经元功能丧失，导致大脑缺乏足够的多巴胺而导致的。多巴胺是重要的神经递质，也就是神经信号的“传递员”。一旦缺乏多巴胺，会导致神经信号无法正常传递，进而出现帕金森病等多种神经疾病。

最早治疗帕金森病的方案主要是想办法增加大脑中的多巴胺含量，比如注射多巴胺的前体左旋多巴，或模仿多巴胺的功能去激活多巴胺受体以传递神经信号，如注射多巴胺刺激剂，不过这些药物都面临长期使用容易失效并产生严重副作用等问题。从20世纪80年代中期开始，科学家开始尝试用细胞替代疗法治疗帕金森病，即将具有多巴胺合成能力的神经细胞移植到患者脑部，以合成更多的多巴胺，达到治疗帕金森病的目的，展现出一定疗效，而且这些移植的神经细胞可在患者脑组织中存活15-18年。

随着20世纪90年代末人类胚胎干细胞技术的出现，由胚胎干细胞分化出来的多巴胺神经细胞成为最重要的细胞来源。不过，胚胎干细胞多取自医院死亡的胎儿或早期胚胎，一次干细胞移植需要十多个胎儿，存在较大的伦理争议，而且这些胚胎干细胞非患者自体细胞，容易出现严重免疫排斥反应，应用前景并不被看好，甚至被一些国家禁止用于临床研究。

2006年，日本生物学家山中伸弥教授团队给小鼠皮肤细胞转入四种转录因子（具有将DNA转录成RNA的功能）的基因，结果这些皮肤细胞经过体细胞核移植之后，竟然神奇地逆转成一种类似胚胎干细胞的新干细胞，可分化为几乎所有类型的小鼠细胞，这种新的干细胞被称为诱导多能干细胞（iPS细胞）。很快，山中伸弥团队及其他国家的科学家也相继培育出人类iPS细胞。这一技术突破了胚胎干细胞的伦理限制，来源也非常方便，在人类疾病治疗等领域展现出巨大的应用前景。2012年，山中伸弥与发明体细胞核移植技术的英国发育学家约翰·戈登一起分享了诺贝尔生理学或医学奖。

iPS细胞技术一出现，世界各国的科学家，特别是原本从事胚胎干细胞研究的科学家迅速转向人类iPS细胞的研究，并发现人类iPS细胞在神经系统损伤等疾病的细胞替代疗法上具有巨大的应用潜力，金光洙教授正是其中之一。2009年，金教授改进了山中伸弥的方法，将四种转录因子在细胞外合成后，再添加到人类皮肤细胞中，可获得非转基因的人类iPS细胞，这项研究使得金教授在国际上受到广泛关注。2013年，金教授团队再接再厉，利用上述方法，在患有帕金森病的小鼠模型中验证了iPS细胞替代疗法具有改善帕金森症状的功效，也正是这项研究引起了洛佩兹的关注。

私人定制

不过，要将金教授的干细胞技术应用到帕金森病患者的治疗，还有几个关键的技术难题需要突破。这是一种真正的私人定制疗法，需要先评估患者的各项身体指标是否符合脑部细胞移植的标准，如果符合，则采集患者的皮肤细胞，用体外合成的转录因子将皮肤细胞诱导产生iPS细胞，再刺激iPS细胞分化成多巴胺神经祖细胞，接下来将这些多巴胺神经祖细胞移植到患者脑部。

金教授面临的第一个难题是如何大量扩增移植用的多巴胺神经祖细胞。每次移植需要数百万个多巴胺神经祖细胞，金教授团队找到了一些具有代谢调节功能的微小RNA，可以与四种转录因子协同作用，快速大规模生产临床级的多巴胺神经祖细胞。第二个难题是干细胞如果分化不完全，则有肿瘤化的危险。为了解决这个问题，金教授团队从中草药成分中筛选到一种槲皮素（黄酮醇类化合物），可以清除绝大多数未分化的iPS细胞，以消除肿瘤隐患。

最后一个难题则是如何高效地将这些多巴胺神经祖细胞移植到患者脑部。这一难题交给了麻省总医院著名神经外科医生杰弗里·施伟策（Jef-frey Schweitzer），后者发明了一种新的细胞注射器，大幅改进了神经细胞移植的方法。这些难题解决后，金光洙团队准备开展个性化定制的iPS细胞治疗帕金森病的临床试验。

一开始，洛佩兹并没想到金教授的研究进展如此快速，不过他在得知金教授即将启动临床试验时，还是有些喜出望外，毕竟自己的病情越来越严重，于是他决定亲身试一试这一新的疗法。经过一系列检查，施伟策等人确认洛佩兹的身体条件符合神经细胞移植的要求，于是只有一个志愿者的临床试验在美国FDA特批下开始秘密进行起来。

研究人员从洛佩兹皮肤上取出小片皮肤组织，在实验室诱导产生iPS细胞，继而在特殊的设备中大规模培养出多巴胺神经祖细胞。神经细胞移植手术原本计划在金教授实验室附近的麻省总医院进行，不过施伟策博士发明的细胞注射器与麻省总医院成像设备并不匹配，如果重新购置成像设备，或让FDA重新批准采用与麻省总医院成像设备匹配的注射器，都需要花费几个月时间。金教授联系到相距300公里远的威尔·康奈尔医学院，那里正好有与施伟策细胞注射器匹配的成像设备。

一场接力赛

细胞移植需要越快越好，否则神经细胞有可能出现死亡。由于细胞培养实验室与细胞移植手术地点相隔300公里，移植手术变得更为复杂，甚至不惜动用私人飞机。在移植手术前，需要先用救护车，将4℃保存的多巴胺神经祖细胞从位于波士顿的细胞实验室运送到波士顿机场，再通过私人飞机将细胞空运到康奈尔机场，然后通过救护车运至威尔·康奈尔医学院的手术台，像一场马不停蹄的接力赛。为了确保一切顺利，研究小组还在正式移植手术之前进行了一次演习。

2017年9月5日，神经细胞移植手术正式开始，经过一番周折，三管多巴胺神经祖细胞顺利到达洛佩兹的手术室。医生们在洛佩兹的左脑运动神经元区域注射了约400万个多巴胺神经祖细胞，术后没有出现免疫排斥反应。大约4个小时后，洛佩兹感觉自己的肌肉变强了，身体震颤也减轻了，他为此感到兴奋。不过医生们并没有这么乐观，他们还不敢确定，洛佩兹脑部突然增多的多巴胺，到底是植入的多巴胺神经祖细胞在起作用，还是移植手术的刺激，再或者是患者主观的期望引发原有神经元产生更多的多巴胺。

半年后，医生们再次在洛佩兹的右脑注射了相同剂量的多巴胺神经祖细胞。之后每隔几个月，医生对洛佩兹进行脑部扫描的其他检测，以确认脑部多巴胺含量变化，以及植入的神经细胞是否与原有的神经细胞发生通讯联系。经过近两年的观察，移植的神经细胞仍然在洛佩兹脑部存活，并发挥合成多巴胺的正常功能。洛佩兹的症状的确也有所改善，比如能完成系鞋带、大步走等动作，说话声音清晰，甚至还能游泳和潜水。

这是世界上首例自体iPS细胞治疗帕金森病的临床试验，早于2018年日本开展的类似临床试验。这项临床试验的结果于2020年5月14日发表在著名的《新英格兰医学杂志》上，引起了美国健康网站STAT、英国每日邮报等媒体关注。

该临床试验只有一个患者，没有对照组，临床疗效也相对有限，还不能排除其他因素的影响，因此需要更大规模的临床试验加以验证。不过，这一试验初步证明帕金森病新疗法的安全性和有效性，后续研究更值得期待。