誘導(dǎo)多能干細(xì)胞在神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤治療中的研究進(jìn)展

1、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞在神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤治療中的研究進(jìn)展干細(xì)胞具有無限生長、分裂的能力，在特定的信號(hào)和適當(dāng)?shù)姆只瘲l件下，它們可以分化成具有特殊功能和性質(zhì)的不同譜系。由于其獨(dú)特生物學(xué)性質(zhì)，干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)及細(xì)胞治療領(lǐng)域有著很好的發(fā)展前景。但因免疫排斥及倫理學(xué)方面問題，干細(xì)胞的研究一直發(fā)展緩慢。2006年TAKAHASHI和YAMANAKA等通過逆轉(zhuǎn)錄病毒將Oct3/4、Sox2、K1f4和c-Mvc（0SKA4）等4種基因轉(zhuǎn)染小鼠成纖維細(xì)胞，成功獲得誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（inducedpluripotentstemcells，iPSCs）。至此，iPSC技術(shù)首次出現(xiàn)在人們面前。不到1年，他們又將人皮膚成纖維細(xì)胞成

2、功地重編程為iPSCs，成功避免了ESCs研究所面臨的醫(yī)學(xué)倫理和免疫排斥問題，這在干細(xì)胞研究領(lǐng)域具有里程碑式的意義。到目前為止，研究人員已經(jīng)從多種體細(xì)胞（包括真皮成纖維細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、造血干細(xì)胞和外周血單核細(xì)胞）建立了制備iPSCs的方法。除利用病毒重編程iPSCs外，RNA病毒、無病毒DNA、RNA、蛋白質(zhì)和混合化合物也被用來取代病毒，以增強(qiáng)iPSCs的遺傳穩(wěn)定性和安全性，此外還探索了改良的mRNA編碼重編程因子，以提高iPSCs的生成效率，這些策略加強(qiáng)了人類iPSCs（humaniPSCs，hiPSCs）在疾病研究和治療開發(fā)中的應(yīng)用。目前多種疾病模型已建立，如慢性骨髓瘤、白血病、黑色素瘤等

3、，為深入理解疾病發(fā)病機(jī)制和藥物的篩選、監(jiān)測(cè)提供幫助。2.iPSCs在神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤中的應(yīng)用神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤仍是最難治療的腫瘤之一。在全身腫瘤導(dǎo)致的死亡中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤占第9位?；诟杉?xì)胞神經(jīng)元定向分化的方法為疾病建模和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供了一個(gè)獨(dú)特的平臺(tái)。利用模擬胚胎干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)干細(xì)胞（neuralstemcells，NSCs）的策略，可以將iPSCs分化為NSCs。因此，基于iPSC策略來制備患者特異性NSCs可能是未來中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤治療的一個(gè)有價(jià)值的臨床工具。神經(jīng)干細(xì)胞固有腫瘤趨向性和跨越血腦屏障的能力，這使其能夠選擇性地靶向腫瘤部位。作為運(yùn)輸工具，NSCs被設(shè)計(jì)成表達(dá)多種抗癌物質(zhì)，包括前

4、藥激活酶、凋亡誘導(dǎo)劑、抗體和溶瘤病毒等。NSCs可攜帶各種治療藥物并轉(zhuǎn)移至原發(fā)性或侵襲性腦腫瘤，顯著降低實(shí)體腫瘤體積，延長荷瘤小鼠的生存期。隨著最近新臨床試驗(yàn)的啟動(dòng)，用細(xì)胞毒性NSC療法成功治療人類癌癥的潛力正在接近成為現(xiàn)實(shí)，從而推動(dòng)神經(jīng)干細(xì)胞廣泛用于神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的治療。2.1神經(jīng)膠質(zhì)瘤膠質(zhì)瘤是成人中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的原發(fā)性惡性腫瘤，世界衛(wèi)生組織根據(jù)惡性程度將其分為級(jí)，其中膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（glioma，GBM）被認(rèn)為是級(jí)膠質(zhì)瘤，在所有類型的腦腫瘤中增殖和侵襲能力最高。目前GBM標(biāo)準(zhǔn)治療是手術(shù)切除聯(lián)合放射治療和化療。幾十年來盡管出現(xiàn)了許多治療藥物，GBM的存活率并沒有明顯改善，這在很大程度上是由于

5、癌癥的侵襲性和浸潤性及疾病的異質(zhì)性。為了改進(jìn)GBM的治療，許多研究探索了改善GBM藥物治療的新策略。其中iPSC來源的工程化細(xì)胞毒性NSCs是GBM治療最有前途的策略之一。2.1.1NSCs介導(dǎo)的酶/前藥治療：神經(jīng)干細(xì)胞可在腫瘤病灶內(nèi)釋放前藥活化酶，將非活性前藥轉(zhuǎn)化為腫瘤毒性效應(yīng)藥物。過去20年中，在50多種不同的酶/前藥組合中已有5種得以試驗(yàn)以增強(qiáng)其功效。（1）CD/5-FC療法將細(xì)胞毒性NSC治療GBM的領(lǐng)域首次推進(jìn)到人體臨床試驗(yàn)。該試驗(yàn)應(yīng)用NSC系（HB1.F3），通過逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)表達(dá)CD（胞嘧啶脫氨酶）及亞克隆，CD將5-FC（5-氟胞嘧啶）轉(zhuǎn)化為5-FU（5-氟尿嘧啶）。該研究中在

6、復(fù)發(fā)性高級(jí)別膠質(zhì)瘤患者腫瘤切除或活檢過程中采用CD-NSCs顱內(nèi)灌注治療。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CD-NSCs以5-FC劑量依賴的方式在大腦局部產(chǎn)生5-FU，同時(shí)未發(fā)現(xiàn)由于CD-NSCs引起的劑量限制毒性（DLT），結(jié)果證明了NSCs靶向腦腫瘤和局部產(chǎn)生化療的初步安全性和概念驗(yàn)證。該研究為基于NSC的腦腫瘤治療的臨床試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。（2）NSCs介導(dǎo)的羧酸酯酶（CE）/伊立替康（CPT-11）治療中，CE可將前藥CPT-11在腫瘤局部轉(zhuǎn)換成活性代謝物SN-38，SN-38是一種有效的拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制劑。最近關(guān)于該酶/前藥的臨床試驗(yàn)已經(jīng)啟動(dòng)（ClinicalT標(biāo)識(shí)碼NCT02192359），主

7、要探討靜脈注射伊立替康聯(lián)合表達(dá)羧化酯酶（CE）的人NSC是否也適用于復(fù)發(fā)性GBM患者。2.1.2NSCs介導(dǎo)的溶瘤病毒治療：溶瘤病毒（oncolyticviruses，OV）治療是GBM的一種有前途的治療策略。到目前為止已有7種菌株在針對(duì)GBM治療的臨床試驗(yàn)中進(jìn)行了研究。不同于傳統(tǒng)的減毒病毒，OVs有可能在癌癥中有條件地復(fù)制細(xì)胞。這種復(fù)制最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞溶解并釋放新病毒感染鄰近腫瘤細(xì)胞。OV療法可以最大程度地殺滅腫瘤細(xì)胞。目前通過這種傳播方式，該治療方法已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。針對(duì)新診斷的膠質(zhì)瘤患者，聯(lián)合傳遞腺病毒（crad-survivin-pk7）的NSC、替莫唑胺（TMZ）和放射治療的首次

8、臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中（ClinicalTidentifierNCT03072143），主要目的是為了探討crad-survivin-pk7的安全及最大劑量。2.1.3神經(jīng)干細(xì)胞介導(dǎo)的治療性蛋白的分泌：神經(jīng)干細(xì)胞可以通過整合載體進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而穩(wěn)定釋放抗癌蛋白，通過細(xì)胞間隙連接介導(dǎo)的“旁觀者效應(yīng)”誘發(fā)腫瘤細(xì)胞凋亡，但對(duì)正常細(xì)胞沒有影響，其中最常用的藥物是腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡配體（TRAIL）。EHTESHAM等采用NSCs-TRAIL治療膠質(zhì)瘤模型小鼠，發(fā)現(xiàn)能夠有效地誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡，使模型小鼠腫瘤體積顯著減小，且對(duì)正常組織沒有毒性。另外體外研究發(fā)現(xiàn)，采用NSCs表達(dá)膜結(jié)合型TR

9、AIL（NSCs-mTRAIL）與可溶型TRAIL相比更容易使U87膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡，而且蛋白酶體抑制劑硼替佐米能夠增強(qiáng)這種抗腫瘤作用，同時(shí)體內(nèi)研究也證明NSCs-mTRAIL治療可顯著提高膠質(zhì)瘤模型小鼠的存活率，硼替佐米也能進(jìn)一步改善小鼠的生存狀況。2.2髓母細(xì)胞瘤髓母細(xì)胞瘤（medulloblastoma，MB）是兒童最常見的原發(fā)性腦瘤，MB可分為5個(gè)分子亞型，具有明顯的轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳特征。標(biāo)準(zhǔn)的MB治療方法為放療和輔助多藥化療，繼而最大限度的手術(shù)切除。這種療法的5a生存率為60%70%，而且在部分亞型MB患兒中，MB的高侵襲性使得手術(shù)與放化療效果欠佳。存活下來的兒童往往受到放療和化療延遲后

10、果的影響，包括永久性神經(jīng)認(rèn)知障礙、心理社會(huì)缺陷、發(fā)育遲緩和內(nèi)分泌缺陷等。NSCs固有的致瘤特性為MB的治療提供了一個(gè)前所未有的優(yōu)勢(shì)。由于NSCs能有效穿越血腦屏障，選擇性地將抗癌藥物靶向浸潤腫瘤細(xì)胞，可提高局部藥物濃度，同時(shí)降低對(duì)正常組織的毒性。細(xì)胞毒性NSCs已成為治療MB的一種有前途的方法。GUTOVA等使用一個(gè)已建立的轉(zhuǎn)基因人類NSC系（HB1.F3.CD）將CE傳遞至小腦腫瘤病灶，使CPT-11局部轉(zhuǎn)化為SN-38。該研究探討了HB1.F3.CDNSC在腫瘤內(nèi)分布及臨床療效，實(shí)驗(yàn)顯示同時(shí)接受NSCs和CPT-11治療的實(shí)驗(yàn)組小鼠的腫瘤生長速度較對(duì)照組明顯下降，CE/CPT-11治療為進(jìn)

11、一步臨床應(yīng)用提供了參考數(shù)據(jù)。有研究人員使用5個(gè)不同MB分子亞群中的兩個(gè)細(xì)胞系（DAOY，D282）建立了第一個(gè)圖像引導(dǎo)下的MB切除/復(fù)發(fā)模型，對(duì)比術(shù)前MB小鼠發(fā)現(xiàn)，術(shù)后小鼠MB生長速度及復(fù)發(fā)率明顯增快。同時(shí)利用患兒皮膚來源的iNSCs，將表達(dá)胸苷激酶的iNSCs注射到術(shù)后MB小鼠手術(shù)腔內(nèi)，并給小鼠全身注射更昔洛韋（GCV），結(jié)果發(fā)現(xiàn)NSCs遷移到MB，且顯著抑制了殘余MB體積的增長，使其存活增加了1倍以上。這些發(fā)現(xiàn)首次證明腔內(nèi)NSC治療可以有效地治療術(shù)后MB小鼠。雖然這些研究表明NSC在MB治療中非常有效，但尚缺乏更多、更全面準(zhǔn)確模擬手術(shù)切除后MB臨床模型，這限制了NSC在臨床治療中的進(jìn)展。2

12、.3神經(jīng)母細(xì)胞瘤神經(jīng)母細(xì)胞瘤（NB）是起源于交感神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤，是兒童最常見的顱外實(shí)體瘤，目前對(duì)這些患者的標(biāo)準(zhǔn)治療包括：（1）強(qiáng)化誘導(dǎo)化療；（2）清髓鞏固放化療和自體造血干細(xì)胞移植；（3）維甲酸與靶向免疫治療。由于其具有易復(fù)發(fā)、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、產(chǎn)生耐藥性等特點(diǎn)，盡管進(jìn)行了積極的綜合治療，預(yù)后仍不佳，5a總體生存率低于50%。治療失敗主要發(fā)生在原發(fā)部位和轉(zhuǎn)移部位的微小殘留性疾?。∕RD），特別是轉(zhuǎn)移到骨和骨髓的部位，表明MRD是復(fù)發(fā)的一個(gè)重要原因。目前的強(qiáng)化化療劑量和放療方案可能處于抗腫瘤療效和患者耐受性的極限，而且鞏固后治療并不能根除許多患者的MRD。因此，迫切需要改進(jìn)NB的治療方法，以提

13、高本病患兒的臨床結(jié)果。NSCs為NB的治療提供了一種可能。已有研究證實(shí)表達(dá)兔羧酸酯酶（rCE）的NSCs可分布于小鼠的多個(gè)NB轉(zhuǎn)移部位，并使CPT-11轉(zhuǎn)化為1000倍毒性的拓?fù)洚悩?gòu)酶-1抑制劑SN-38，產(chǎn)生顯著的治療功效。這些研究為繼續(xù)發(fā)展NSCs介導(dǎo)的基因治療提供了依據(jù)。該研究接著利用表達(dá)改良人類CE（hCE1m6-NSCs）探索發(fā)揮最大療效的靜脈使用劑量及治療方案，藥代動(dòng)力學(xué)結(jié)果證實(shí)人源性NB細(xì)胞系對(duì)hCE1m6和CPT-11同時(shí)用藥的敏感性明顯高于單獨(dú)用藥。此外，與單獨(dú)藥物治療的小鼠相比，反復(fù)靜脈注射hCE1m6-NSCs和CPT-11的NB小鼠腫瘤負(fù)荷率顯著降低。這些研究證實(shí)NSCs介導(dǎo)的藥物治療可以改善NB小鼠的預(yù)后。3.問題與展望iPSC在破譯病因?qū)W和多種疾病的病理生理機(jī)制方面極大提高了我們的認(rèn)識(shí)。用iPSC衍生的表型細(xì)胞治療一些嚴(yán)重的退化性疾病和器官損傷