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实验室外的“寒冬”:解析干细胞治疗帕金森临床失败的3大核心障碍

过去三十多年,干细胞治疗帕金森病的方式从胎脑组织移植到 ES/iPS 衍生多巴胺神经元,细胞替代疗法在灵长类模型上一次次“成功”,在人体试验中却多次折戟。 有的试验未能达到预设的临床终点,有的甚至带来移植物诱发的异常运动,迫使整个领域反思:问题究竟出在了哪里?

这篇文章尝试从“失败案例复盘”的角度,而不是宣传视角,拆解三大核心障碍:细胞存活率、免疫排斥与功能整合效率,并讨论干细胞治疗帕金森临床失败的三大核心障碍的原因,这些“原因”如何影响未来的路线选择The

干细胞治疗帕金森临床失败的三大核心障碍

​实验室外的“寒冬”:解析干细胞治疗帕金森临床失败的3大核心障碍


一、干细胞治疗帕金森临床失败障碍之一:细胞存活率——从“打进去”到“活下来”的巨大损耗

1. 被严重低估的早期细胞死亡

在许多帕金森动物模型中,移植多巴胺前体细胞后可见长期存活与功能改善,但往往是“幸存者”视角:真正活下来的那部分在报道中被放大,早期死亡的那一大批则被忽略。 临床前和临床研究的随访提示,术后数周内可能超过90%的移植细胞死亡,原因包括:局部缺血、手术机械损伤、兴奋性毒性和急性炎症环境等。

在早期胎脑移植试验中,即便PET显示纹状体多巴胺摄取显著上升,UPDRS改善幅度仍有限、且个体间差异巨大,说明“有细胞活着”和“有足够细胞以合适方式工作”是两回事The

这意味着,大量细胞在体内中夭折,少数存活者中又只有极少数能成长为所需的功能细胞。这种巨大损耗使得疗效难以保证,剂量无法确定,最终导致临床试验达不到主要终点。​

2. 早期试验在设计上的关键误差

许多失败 trial 的技术假设,可以概括为一句话:“只要打进去足够多的细胞,总会有一部分活下来、起作用”。这在至少三个层面上出现了问题:

剂量视为线性变量:一部分胎脑移植试验通过增加 donor 组织量来“补足”死亡损耗,却在部分患者中观察到移植物诱发的异动症和不可预测的症状波动The

缺乏标准化的细胞产品:不同中心、甚至同一中心不同批次,细胞来源、分化阶段、活细胞比例和杂细胞组成差异巨大,临床效果自然高度离散,很难在统计上证明疗效The

手术与输注工艺不被视为“关键工艺参数”:注射速度、针径、注射路径、停留时间、冻存/复苏流程等,对细胞生存的影响在早期被严重低估,很多试验把这些当作“外科细节”而非质量控制点The

3. 行业内正在进行的“补课”

从这些失败中,行业逐渐意识到:细胞存活率不是“自然结果”,而是一个必须被工程化管理的参数。 因此,近年的方案更强调::

  • 建立可重复的 mDA 细胞分化流程,配套一整套分子标志物和功能测定来定义“合格细胞”。

  • 把冻存、解冻、装载和输注过程都纳入 GMP 级工艺控制,而不是简单的“实验室操作”。

  • 在大动物模型中模拟临床手术路径,优化注射策略(多点、小体积、慢速注射等),以最大限度减少急性损伤。

如果说早期失败是“生物学假设乐观”,那现在的补课则是“工程现实主义”的回归。

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二、障碍二:免疫排斥——从“脑内免疫豁免”到“免疫工程前线”

免疫排斥是异体细胞移植的传统难题,但在大脑这一“免疫豁免”器官中,情况更为复杂。研究显示,干细胞来源的多巴胺能祖细胞在体外具有免疫抑制特性,可能不需要过度的免疫抑制。然而,不恰当的免疫抑制方案本身就会损害移植细胞The

主要原因有以下三点:

1. “脑是免疫豁免区”的神话被打破

早期细胞疗法的一个潜在前提,是将脑视作相对“免疫豁免”的环境,只要适度免疫抑制,就能保证异体细胞长期生存。 然而,临床和动物证据显示::

  • 手术对血脑屏障的破坏,会触发小胶质细胞和星形胶质细胞强烈激活,释放大量炎症因子,构建出一个对移植物高度不友好的早期环境。

  • 先天免疫激活本身就足以造成大量移植细胞死亡,与是否有后续T细胞介导的适应性排斥无关。

换句话说,即便HLA完美匹配,早期“免疫风暴”也能先把细胞打趴。

2. 适应性免疫与长期免疫抑制的两难

在胎脑组织和异体 hPSC 细胞移植中,长期随访提示:没有充分免疫抑制时,移植物或出现功能衰减,或在组织学上显示明显免疫浸润;而长期免疫抑制又显著增加感染、肿瘤等全身风险。

一些 trial 采用了相对短期的免疫抑制方案,希望在“安全性”和“排斥风险”之间取得折中,但后续效果回落,让研究者不得不重新评估:

  • 移植物功能衰减,到底是自然疾病进展,还是慢性免疫排斥的结果?

  • 是否需要延长免疫抑制时间,或者引入更加精准的免疫监测和干预?

3. 自体vs异体:从免疫学到产业化的取舍

失败经验促使领域重新思考:到底是走自体iPSC还是异体通用细胞产品路线?

  • 自体iPSC:理论上免疫排斥风险最低,但需要为每个患者定制生产,时间长、成本高、质量控制复杂,很难形成标准化产业链。
  • 异体通用产品:易于规模化生产与质控,但不得不正面面对HLA匹配、长期免疫抑制和潜在排斥风险的问题,迫使团队在免疫工程层面做更多设计(如 HLA 编辑、低免疫原性工程等)。

可以说,这一代trial的失败,让“免疫工程”从附属章节变成了细胞疗法设计的核心章节。


三、障碍三:整合效率——从“活着”到“接入病变网络”

细胞存活下来只是第一步,能否在复杂的大脑网络中“安家落户”并发挥功能,是另一道巨大鸿沟。

1. PET变好了,人却未必变好

最有代表性的教训来自早期胎脑移植的双盲对照试验:

  • 随访中,部分受试者在 PET 上呈现出持续的纹状体多巴胺摄取增加,说明移植细胞确实长期存活并释放多巴胺The

  • 然而在临床上,整体群体并未达到预设的 UPDRS 改善终点,有的患者极少受益,有的甚至在几年后出现严重异动症和功能恶化。

这暴露出一个核心问题:简单“补多巴胺”的思路,无法确保移植物与已经重塑多年的帕金森脑网络实现“生理化整合”。

2. 整合失败的三个维度

在总结失败 trial 时,可以从三个维度来拆解“整合效率”的问题:

细胞谱系与纯度:胎脑组织本质上是“混合物”,包含不同谱系的神经元和胶质细胞。后续病理分析提示,5-羟色胺神经元比例过高可能与移植物诱发的迟发性异动症相关,说明早期未能有效控制细胞组成,是导致功能副作用的关键因素之一。

移植位点和空间分布:多数方案选择将细胞注入纹状体,但如何在三维空间中设计注射点和体积,以实现既不“灌爆一块”,又能覆盖功能相关区域,目前仍缺乏统一标准。有的试验在位点设计上更接近“经验艺术”,而非数据驱动的工程优化,这直接影响了整合效率。

宿主脑状态与疾病阶段:在晚期患者中,下游回路已经发生广泛结构和功能重塑,仅靠补足多巴胺输入,很可能无法重建可用的基底节—皮层环路。这解释了为什么有些 trial 在中早期患者中看到更清晰的信号,而在病程更长的群体中效果稀释、难以达标。

3. 为什么传统终点设计“看不见”整合问题

很多试验仍沿用“UPDRS 总分变化”这类单一量表作为主要终点,而对影像、生理信号和认知侧面的综合整合关注不足。 结果是:

  • PET、MRI 等指标提示某种程度的生物学改变,但这些改变如何映射到行为和生活质量上,并没有被系统建模。

  • 网络层面的异常(例如 GID 背后的异常放电模式)缺乏预设探索指标,直到临床症状出现,才在事后解释。

失败经验迫使领域开始考虑:未来的 trial 设计,是否需要从一开始就将“网络整合”设计为关键探索终点,而不是事后补课。


四、失败给出的边界感:从“治愈想象”回到慢工程

综合上述三大障碍,可以看到:许多失败并不是因为“概念错了”,而是因为对实现路径的工程复杂度估计严重不足。失败试验至少划出了几条清晰的边界::

  • 在没有严密的生产与手术工艺控制前,谈“长期疗效”基本属于空谈。

  • 不正视免疫学现实,寄望于“脑内豁免”和短期免疫抑制,是一种必然要在临床上付学费的乐观主义。

  • 不把整合效率变成设计的起点,而只在终点量表上“看结果”,会一再重演 PET 变好、人没好、甚至人更糟的故事。

从行业视角看,这些失败的价值在于:把细胞疗法从“神奇故事”拉回到“慢工程”。如果说过去三十年是“幻想与现实反复碰撞”的时期,那么现在的挑战,是在充分吸收失败经验的基础上,把细胞存活、免疫管理和网络整合,串成一个可被设计、测量和迭代的完整链条。

五、未来之路

失败的经验正在转化为下一代疗法的智慧。针对细胞死亡,科学家正在探索联合使用TNF-α抑制剂(如临床已有的阿达木单抗)来提高移植细胞的存活率。

在免疫调控方面,研究趋势是寻找更精准、短期的免疫调节方案,或开发“低免疫原性”的干细胞系,从根本上降低排斥风险。

标准化和优化是核心方向。未来的试验将使用质量控制严格、成分明确的干细胞产品,替代变异性大的胎儿组织。确定最佳的细胞剂量、分化阶段和移植技术,是正在重点攻关的课题。

欧洲的TransEuro试验虽然未能证明胎儿组织移植的常规应用价值,但它为基于干细胞的下一代疗法“趟平了道路”,明确了标准化、精确递送和长期监测的极端重要性The


目前,全球仍有超过一百项干细胞临床试验在进行,涵盖帕金森病、糖尿病、心力衰竭等多种疾病。科学家已经能从人类干细胞中培育出功能性的胰岛细胞,使部分糖尿病患者摆脱胰岛素注射。

在瑞典隆德大学医院,神经外科医生正使用特制的针头,将胚胎干细胞来源的神经元精准植入帕金森病患者的大脑特定区域。这些试验规模尚小,主要关注安全性,但标志着干细胞疗法向临床转化进入了新阶段。

References:

  1. Barker RA、Parmar M 等。帕金森病细胞替代疗法即将问世。2025 年。

  2. Parmar M、Björklund A 等。帕金森病细胞替代疗法的过去、现在和未来。2024 年。

  3. Lindvall O、Kordower JH 等。帕金森病细胞疗法。2003 年。

  4. Keane H 等。帕金森病干细胞疗法的现状:从细胞评估和成像方式到临床试验。神经科学前沿。2020。

  5. Xiong M 等。使用同种异体细胞产品与自体细胞产品治疗帕金森病的优势和挑战。2025。

  6. Barker RA 等。定义帕金森病细胞疗法的未知因素。2022 年。

  7. 实用神经病学。帕金森病细胞移植:既往试验的经验教训和未来方向。2025年。

  8. 神经科学前沿。干细胞衍生疗法治疗帕金森病的现状:从细胞评估和成像方式到临床试验。2020年。

  9. 澎湃新闻. Cell 重磅:干细胞移植治疗帕金森病为何总失败?CRISPR 筛选找到关键解决靶点. 2024.

  10. 世界科学网. 诱导多能干细胞治疗帕金森病的故事. 2020.

  11. 银证大通国际咨询. 干细胞治疗的沉浮. 2023.

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