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“免疫隐形 + 安全开关” 细胞移植物破解帕金森细胞治疗两大难题

2026-01-20     来源:本站     点击次数:123



本文配图均来源于:Chiara Pavan 等. A cloaked human stem-cell-derived neural graft capable of functional integration and immune evasion in rodent models. Cell Stem Cell, 2025, 32 (5): 710-726.e8. DOI: 10.1016/j.stem.2025.03.008

研究背景
细胞治疗是当前生物医药领域最具颠覆性的治疗策略之一,其核心价值在于突破了传统药物 “对症治疗” 的局限,通过 “细胞替代、修复或增强机体功能” 实现对疾病的 “病因性干预”—— 不仅能攻克肿瘤、神经退行性疾病等难治性疾病的治疗瓶颈,更有望推动医学从 “疾病治疗” 向 “组织再生、功能重建” 升级,是未来精准医疗与再生医学的核心支柱。

细胞治疗主要覆盖三大核心领域:
1.肿瘤治疗:如 CAR-T 细胞疗法已获批用于血液瘤(如淋巴瘤、白血病),解决传统放化疗难以根治的难题;2.神经退行性疾病:帕金森病、阿尔茨海默病等依赖 “神经元替代”,细胞治疗是唯一可能逆转病理的方向;3.组织器官修复:如干细胞治疗心肌梗死、糖尿病足等,通过细胞分化 / 旁分泌功能修复受损组织。
而在全球疾病负担与医学研究领域,神经性疾病是一类高发病率、高致残率、高社会成本的重大疾病,仅帕金森病全球患者超千万,且随人口老龄化呈快速增长趋势。而细胞疗法治疗帕金森病等神经疾病时,异体细胞移植易引发免疫排斥,长期使用免疫抑制剂会带来严重副作用,且存在致瘤风险。

研究流程
A cloaked human stem-cell-derived neural graft capable of functional integration and immune evasion in rodent models,开发了一种hPSC系(称为H1-FS-8IM),首次实现人干细胞神经移植物在啮齿类模型中兼具免疫逃逸功能整合可控安全,成为适用于帕金森细胞疗法的可行产品。
H1-FS-8IM 细胞的体外功能验证与体内帕金森治疗研究流程
 
 
 
Figure1:H1-FS-8IM隐形细胞系的构建及神经分化能力的验证

本研究模拟胎盘和癌细胞的免疫逃逸机制,分两轮用不同转座子系统将 8 种免疫调节基因(PDL1、CD200、CD47、HLAG、FASLG、SERPINB9、CCL21、MFGE8)转入 H1 人多能干细胞(hPSC):第一轮用 PiggyBac 转座子插入 4 个基因并经嘌呤霉素筛选;第二轮用 SleepingBeauty 转座子插入剩余 4 个基因并带荧光报告基因,构建 H1FS8IM 细胞系,引入 HSVTK 自杀基因(与 CDK1 转录关联)。通过qPCR、免疫荧光实验等验证H1-FS-8IM 细胞经基因编辑后其多能性、三胚层分化能力无显著变化,是具备正常分化潜能的多能干细胞(图1)。
 
 Figure2:免疫细胞共培养测试H1-FS-8IM逃避免疫细胞检测的能力

初步为了确认H1-FS-8IM的免疫逃避能力,将H1-FS和H1-FS-8IM与免疫细胞:PBMCs、巨噬细胞、NK细胞共培养,细胞流式显示:H1-FS-8IM 组的 CD45 + 细胞数量、增殖指数显著低于 H1-FS 组,说明其能抑制白细胞的活化增殖,H1-FS-8IM 组的 CD3 + 细胞数量、增殖指数远低于 H1-FS 组,证明其可有效抑制 T 细胞的活化,H1-FS-8IM 组的促炎因子(IFN-γ、TNF-α)水平显著降低,说明其能减少免疫炎症反应;以及通过免疫荧光实验(图2H-L)进行定量统计:神经元(品红)无差异,但H1-FS-8IM中CD45+巨噬细胞(绿色)较H1-FS共培养减少,证明H1-FS-8I在体外表现出能够逃避多种参与移植物排斥的免疫细胞群的能力(图2)。
 
Figure3:植入H1FS8IM 或hPSC的NSG小鼠模型
 
为了证明H1FS8IM能够规避免疫检测,研究人员首先构建了NSG 小鼠,NSG小鼠是一种重度免疫缺陷小鼠,向NSG小鼠体内移植人CD34+造血干细胞,可重建人的免疫系统,再向该小鼠中注射H1FS8IM 或hPSC,构建小鼠模型。通过免疫组织化学染色显示:H1-FS-8IM 组(Bii)与H1-FS 组(Bi)相比,hNCAM 阳性区域(人源神经细胞黏附分子,用于特异性标记移植的人源神经元)持续存在,证明免疫隐形改造使移植物在体内长期存活;通过移植物核心定量指标显示(图3C-E),H1-FS-8IM 组移植物体积显著大于 H1-FS 组,证明其存活能力更强,H1-FS-8IM 组移植物形态规则,神经元分布均匀,证明其体内微环境更稳定的;TH⁺细胞数量显著更多,说明其定向分化功能未受免疫改造影响;且H1-FS-8IM 组的 GFAP 密度显著更低,说明其引发的炎症反应更弱(图3H);H1-FS-8IM 组的神经元轴突投射数量更多,证明其能更好地与宿主神经环路实现功能性整合(图3I)。核心结论:H1-FS-8IM 神经移植物在体内可长期存活、高效分化为多巴胺能神经元,同时减少炎症反应并实现功能整合,验证了其作为细胞治疗产品的体内有效性。
 Figure4HSV-TK/GCV 自杀基因系统的体外安全性与体内精准清除验证
 
针对免疫逃逸的主要担忧之一就是会引发恶性肿瘤的风险,之前研究人员向 H1-FS-8IM 细胞中转入了HSV-TK 基因,通过GCV(更昔洛韦)处理,可针对异常增殖的细胞启动HSV-TK 自杀基因系统,精准识别增殖细胞并诱导其凋亡。随后研究人员利用GCV处理DIV13 vmDA 神经元及DIV13 vmDA 神经元与免疫细胞共培养体系,通过免疫荧光染色及细胞流式分析发现,H1-FS-8IM细胞中激活自杀系统的同时对其免疫逃逸作用没有显著影响(图4A-D)。以免疫缺陷裸鼠为模型,验证更昔洛韦(GCV)对 H1-FS-8IM 神经移植物的安全管控作用:GCV 处理组的H1-FS-8IM 神经移植物在显著清楚异常增殖细胞的同时,不损伤其包括移植物体积、移植物细胞密度、神经元分化状态及体内微环境等正常功能(图4E-O),为该细胞的临床安全应用提供了体内证据。
 Figure5:H1-FS-8IM 移植物在帕金森模型裸鼠中的长期存活与功能验证
 
最后为了评估H1-FS-8IM细胞对帕金森疾病的实际效用,研究人员通过采用 6-OHDA 诱导裸鼠构建帕金森模型(损伤多巴胺能神经元),随后移植 H1-FS 或 H1-FS-8IM 移植物,长期追踪其治疗效果。结果显示:在H1-FS和H1-FS-8IM衍生的神经移植物均显示运动功能改善,旋转不对称在20周内完全逆转(见图6C),未观察到移植物大小、HNA细胞总数或细胞密度的显著差异(见图6D–6F)。同样,神经元计数(图6G–6I)在两个移植组之间也无差异。核心结论:H1-FS-8IM 神经移植物在帕金森模型裸鼠中可长期存活、分化为多巴胺能神经元,并与宿主脑区实现功能整合,最终改善模型动物的运动功能,验证了其作为帕金森细胞治疗产品的潜力。
 
研究意义
本文报道了一种免疫隐形功能与自杀基因系统的 H1-FS-8IM 多巴胺能神经元移植物,突破了帕金森病细胞替代治疗中 “免疫排斥” 与 “安全性” 两大瓶颈,通过早期治疗前药更昔洛韦(GCV),及时激活自杀开关,也可用于丰富移植物内早期出生的多巴胺神经元,同时防止后生非多巴胺细胞过度生长,从而使移植物组成更可预测,纯度更高,从而预期功能性增强。采用H1-FS-8IM系,不仅为帕金森病治疗带来新希望,未来,也可能适用于如中风、癫痫和亨廷顿舞蹈病等许多其他可行的神经疾病,为其提供新的治疗思路。
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