综述：神经炎症与多能干细胞衍生疗法在中枢神经系统中的移植物存活

《Journal of Neurochemistry》：Neuroinflammation and Graft Survival in Pluripotent Stem Cell-Derived Therapies for the Central Nervous System

　　

近期，日本条件性批准了首个针对中枢神经系统疾病的细胞移植疗法，该疗法使用诱导多能干细胞（iPSCs）作为多巴胺能祖细胞（DAp）的来源以治疗帕金森病。这一里程碑的实现距离瑞典隆德首次帕金森病细胞治疗试验已近40年，距离首次使用多能干细胞衍生的少突胶质细胞祖细胞治疗脊髓损伤的临床试验也已有18年。在本综述中，研究人员更新了基于多能干细胞的中枢神经系统疾病细胞疗法的发展现状，并讨论了神经炎症对这些细胞疗法的潜在影响。聚焦帕金森病，研究人员总结了肿瘤坏死因子-α（TNF-α）在多能干细胞衍生的多巴胺能祖细胞分化与存活中的功能相关性及其对内源性多巴胺能神经元的双重效应，这些数据是在2025年4月7日至9日于阿根廷布宜诺斯艾利斯举行的第二届拉丁美洲胶质细胞俱乐部会议上展示的。此外，研究人员提出了帕金森病细胞移植中可重点研究的方向，并对非选择性抗肿瘤坏死因子-α疗法与多能干细胞衍生的多巴胺能祖细胞移植联合使用提出了警示。最后，研究人员提供了TNF受体激动剂和拮抗剂以及特异性TNF介导的细胞死亡抑制剂的深入清单，并讨论了它们作为提高帕金森病患者移植后多巴胺能祖细胞存活率的潜在候选药物的特性。

**1. 使用多能干细胞（PSCs）进行中枢神经系统疾病的细胞移植**
自1987年瑞典隆德将自体肾上腺髓质组织移植到两名帕金森病患者脑内以来，通过移植特定细胞替代因细胞死亡而丧失的神经元功能这一策略持续发展。如今，多能干细胞（PSCs），包括胚胎干细胞（ESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs），凭借现有知识和技术可获得可重复、高质量、功能性的细胞产物，成为生成移植细胞的首选来源。PSCs具有分化为人体200多种细胞类型的能力。尽管存在生物相似性与差异性的争议，两类干细胞均能产生多种可用于移植的分化细胞。细胞重编程技术使成体细胞转化为PSCs并随后衍生特定细胞类型（如多巴胺能祖细胞）成为可能。ESC来源细胞存在可及性有限、无法选择供受体组织相容性及伦理问题等缺点；而iPSCs可从皮肤或外周血等易获取来源获得，可选择供体以实现组织相容性，且无伦理法律问题。
截至2024年底，115项使用PSCs作为移植细胞来源的临床试验已证明这些程序在1200多名患者中的安全性。针对中枢神经系统（CNS）的43项临床试验中，眼相关疾病（如湿性或干性黄斑变性）最早开展，共21项；帕金森病以15项研究位居第二；其他包括脊髓损伤（SCI）3项、癫痫2项、卒中1项和肌萎缩侧索硬化（ALS）1项。早期试验主要关注PSC污染导致畸胎瘤的风险，因此最初在脊髓损伤或眼部等适合安全性评估的疾病中开展。
临床转化始于一项里程碑式的I期试验（NCT01217008），评估ESC来源的少突胶质祖细胞（GRN-OPC1）治疗急性SCI。该研究2008年递交FDA的监管文件超过20000页，包含免疫缺陷啮齿动物模型中12个月的安全性数据。患者入组始于2010年，但Geron公司因财务问题于2011年提前终止研究，完整试验数据直至2022年才公布，10年监测结果显示患者耐受性良好且无严重不良事件，与后续1200多例患者的安全数据一致。

**2. 神经炎症与PSC衍生细胞移植治疗CNS疾病**
在SCI中，神经炎症涉及急性期（第1-3天）、亚急性期（第7-21天）和慢性期（数月至数年），其作用复杂且具有时间依赖性，既可能加重损伤也可促进恢复。SCI后胶质细胞表型剧烈改变：反应性星形胶质细胞增殖形成胶质瘢痕，限制损伤扩散但阻碍轴突再生；小胶质细胞长期过度活化，加剧继发性组织损伤；少突胶质细胞及前体细胞（OPCs）尝试髓鞘再生，但活化小胶质细胞通过影响星形胶质细胞分泌抑制因子，限制OPC分化。因此，神经炎症成为治疗干预靶点，如间充质细胞可促进小胶质细胞M1向M2转变，减轻继发损伤。
在年龄相关性黄斑变性（AMD）中，慢性小胶质细胞和Müller胶质细胞活化、线粒体功能障碍、脂质失调等是病理特征，但一项视网膜色素上皮移植临床试验未检测到显著炎症，仅报告常规术后轻度眼内炎症，经局部类固醇治疗消退。患者使用霉酚酸酯和他克莫司抑制适应性免疫，但未用特异性抗炎药物，提示眼部炎症水平可能不是AMD细胞治疗的主要障碍。
在癫痫中，每次发作释放大量促炎细胞因子，移植细胞可能遇到促炎环境。针对IL-1、TNF、IL-6等细胞因子的抗炎治疗已测试多年，但尚无将PSC衍生抑制性神经元与抗炎治疗联合的研究。炎症环境可能导致移植物异常归巢或聚集，并抑制GABA能信号。
在卒中中，移植时机至关重要，卒中后等待1周可使移植物存活率提高5倍，因为需要等待急性神经炎症反应消退。宿主炎症信号可迫使神经祖细胞转化为星形胶质细胞而非所需的神经元，从而阻碍治疗效果。
在ALS中，神经炎症与疾病阶段相关：早期M2巨噬细胞/小胶质细胞、Th2细胞和调节性T细胞具有神经保护作用；随着运动神经元损伤加速，转变为M1巨噬细胞/小胶质细胞和促炎T细胞，促进神经毒性。宿主神经炎症既是移植物存活的最大威胁，也是主要治疗靶点。

**3. 帕金森病中的神经炎症与PSC衍生细胞移植**
帕金森病呈现非典型神经炎症。在黑质致密部（SN）神经元死亡过程中，小胶质细胞被激活，但仅转录而不翻译促炎细胞因子如IL-1β，因此处于促炎表型启动状态但并不主动促进神经炎症。然而，给予亚毒性促炎刺激可打破这一不稳定平衡，使活化的小胶质细胞分泌IL-1β，加剧神经元死亡和运动症状。
细胞移植可功能性补偿多巴胺能神经元（DAn）丢失。早期研究表明移植安全，但疗效因免疫调节等因素而异。值得注意的是，移植部位是尾状核壳核而非退化的SN区，因为DAp具有起搏活性，可紧张性释放多巴胺，因此移植DAp相当于多巴胺释放泵。欧洲曾开展一项多中心试验，计划移植人类胎儿多巴胺能祖细胞治疗125例PD患者，但因胎儿细胞来源不足，仅21例接受移植，且存在伦理、质量控制和组织相容性问题。
因此，最新临床研究基于PSC来源的DAp。BlueRock/Bayer和Cira两项试验报告了I/II期结果，显示安全性和有效性。BlueRock/Bayer试验已在今年启动III期试验，纳入102例患者。日本凭借其独特的再生医学监管框架，条件性批准了首个iPSC衍生PD治疗产品，允许在7年进一步临床调查期间若无严重不良事件即可上市销售。这是全球首个条件性批准的PSC衍生治疗产品。

**4. 挑战**
移植的PSC-DAp存活率介于0.5%至10%之间，这种低且不稳定的存活率导致患者剂量不足或过量，并影响临床结果的一致性。大量细胞死亡可能引发更强烈的炎症，对细胞治疗产生不利影响。因此，提高移植后PSC-DAp的存活率是PD治疗成功和可靠性的重大挑战。

**5. 宿主免疫反应在PD细胞移植中的功能作用**
移植后的免疫反应不仅包括适应性免疫系统的潜在排斥，还涉及先天免疫系统介导的炎症反应。移植细胞处于改变后的脑环境中，炎症反应尤其是细胞因子会影响DAn的存活和分化。移植后缺氧和营养剥夺导致移植物核心细胞死亡，释放的分子信号引发中性粒细胞早期浸润，第3天中性粒细胞清除碎片，随后小胶质细胞募集，继而出现CD4⁺细胞浸润以及星形胶质细胞和小胶质细胞活化。小胶质细胞通过产生自由基和分泌促炎细胞因子诱导PSC-DAp死亡。

**6. 微胶质细胞分泌的TNF作为改善PD细胞替代疗法的潜在靶点：第二届拉丁美洲胶质细胞俱乐部会议数据及既往证据**
研究人员假设调节移植后炎症反应可提高PSC-DAp存活。实验使用人PSC-DAp移植到大鼠纹状体，环孢素A抑制适应性免疫。结果发现PSC-DAp至少存活28天，并引起持续的小胶质细胞和星形胶质细胞反应；TNF（而非IL-1或IL-6）在移植后的小胶质细胞中表达。体外实验用内毒素激活的BV-2小胶质细胞上清处理PSC-DAp，发现TNF减少多巴胺能细胞数量、缩短神经突长度并增加凋亡，依那西普可逆转这些效应（凋亡仅呈抑制趋势）。另一项基于CRISPR/Cas9筛选的研究也证实了TNF对移植PSC-DAp存活的重要性。

**7. TNF系统**
TNF以可溶性TNF（sTNF）和膜结合TNF（tmTNF）两种形式存在。sTNF由TACE/ADAM17切割tmTNF产生。TNF通过TNFR1和TNFR2两种受体发挥作用。两者均可被sTNF和tmTNF激活，但TNFR2仅能被tmTNF激活。TNFR1含有胞内死亡结构域（DD），广泛表达，可激活caspase-8介导凋亡或caspase-8非依赖性程序性坏死；也可通过IKK复合物和NF-κB促进细胞存活。TNFR2在特定细胞类型表达，优先被tmTNF激活，通过TRAF2促进NF-κB和JNK信号，通常介导保护作用，且炎症条件下表达会上调。

**8. TNF的双重效应**
TNF对PSC-DAp和内源性DAn均有毒性作用，但TNF系统复杂，完全抑制可能产生矛盾效应。高浓度TNF对黑质DAn有毒并导致运动症状，低浓度则具有神经保护作用。TNFR1激活通常导致毒性，而tmTNF激活TNFR2通常产生神经保护。这些双重效应已在视网膜缺血、阿尔茨海默病、脑损伤和PD等模型中观察到。抑制TNFR1的同时激活TNFR2可增强神经保护。未考虑双重效应的TNF抑制已导致其他疾病临床试验失败，且非选择性抗TNF治疗可引发严重感染、自身免疫病和淋巴瘤等副作用。

**9. 如何特异性调节TNF？**
已开发多种分子工具选择性靶向TNF、TNFR1或TNFR2。ATROSAB是人源化IgG1，选择性阻断TNFR1，增强TNFR2介导的保护通路，但大分子IgG可能无法穿越血脑屏障（BBB）。依那西普和阿达木单抗完全抑制TNF，阻断TNFR1和TNFR2。XPro1595选择性抑制sTNF，保留tmTNF信号，从而维持TNFR2活化，已进入II期临床试验。TNFR2激动剂如EHD2-scTNFR2和NewSTAR2也可作为策略。双重策略即抑制TNFR1同时激活TNFR2，可能更精确地调节TNF效应。选择调节剂时，BBB穿透能力、给药方式及副作用是关键考虑因素。

**10. TNF介导的细胞死亡途径及靶向工具**
TNF可通过多种途径诱导细胞死亡。凋亡涉及caspase激活，可由外源性TNFR1或内源性Bcl-2家族介导。坏死性凋亡由RIPK1/RIPK3/MLKL通路介导，caspase-8是决定凋亡与坏死性凋亡的分子开关。Parthanatos是PARP1依赖的细胞死亡，涉及PAR积累和AIF转位。铁死亡是铁依赖性脂质过氧化导致的细胞死亡。焦亡由炎症小体激活caspase-1，进而切割gasdermin D形成孔道。已有多类抑制剂：泛caspase抑制剂Q-VD-OPh、emricasan；RIPK1抑制剂Necrostatin-1；RIPK3抑制剂GSK872；MLKL抑制剂necrosulfonamide；PARP1抑制剂PJ34、olaparib；铁死亡抑制剂ferrostatin-1、liproxstatin-1、铁螯合剂去铁胺（DFO）和去铁酮（DFP）；gasdermin D抑制剂双硫仑。其中一些已进入临床阶段，但各有局限，如靶向IDO、肝毒性或种属特异性等。

**11. 结论与未来方向**
CNS疾病相关的神经炎症复杂且具有时间依赖性，涉及多种细胞类型在保护与毒性表型间转换。基于PSC移植的细胞疗法发展迅速，移植物炎症反应是决定临床结果的关键。需要深入研究神经调节对移植物存活和疗效的功能影响。一种可行策略是鉴定能选择性抑制毒性同时保留胶质细胞保护作用的分子。鉴于许多研究使用适应性免疫抑制，关注先天免疫反应可能开辟新干预途径。PD是典型例子：胶质细胞来源的TNF对DAn具有双重效应，移植部位为尾状核壳核，降低炎症相互作用复杂性。通过提高DAp存活率可增强PD细胞治疗疗效，补充靶向受体和/或细胞死亡的特异性抗TNF治疗是可行方案。其他新策略如鼻内线粒体移植在遗传PD小鼠模型中增加SN区DAn数量，恢复线粒体功能并减少反应性胶质增生，提示线粒体恢复与抗炎反应和胶质调节相关，为CNS疾病细胞移植的免疫调节提供了新方向。