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唐氏綜合征(DS)與阿爾茨海默病(AD)雖是起因不同的疾病,卻在大腦病理層面存在顯著交集:淀粉樣蛋白沉積、神經(jīng)炎癥和神經(jīng)退行性變構(gòu)成了它們共同的病理基礎(chǔ)。遺憾的是,目前尚無能夠根本逆轉(zhuǎn)這些病變的治療方法。面對這一挑戰(zhàn),全球科學家正積極探索新策略,其中干細胞療法已成為備受矚目的研究方向之一。
近日,德國海德堡大學神經(jīng)解剖學系Osama Hamadelseed與Thomas Skutella團隊在國際期刊《Stem Cell Research & Therapy》上發(fā)表權(quán)威綜述,系統(tǒng)梳理了干細胞療法在唐氏綜合征和阿爾茨海默病領(lǐng)域的前沿進展與未來挑戰(zhàn)。
為何唐氏綜合征與阿爾茨海默病常被關(guān)聯(lián)研究?
唐氏綜合征是一種由21號染色體三體導(dǎo)致的染色體異常疾病。患者不僅表現(xiàn)出特征性面容、運動和認知障礙,還極易在中年后出現(xiàn)類似阿爾茨海默病的癡呆癥狀。其根本原因在于,與阿爾茨海默病密切相關(guān)的淀粉樣前體蛋白(APP)基因恰好位于21號染色體上。額外的APP基因拷貝直接加劇了大腦中淀粉樣蛋白的異常產(chǎn)生和沉積,形成所謂的“淀粉樣蛋白級聯(lián)反應(yīng)”。研究顯示,40歲以上的唐氏綜合征患者幾乎都能在大腦中檢測到阿爾茨海默病樣病理改變。
阿爾茨海默病則是一種以記憶力、思維能力和日常生活能力進行性下降為主要表現(xiàn)的神經(jīng)退行性疾病,是全球范圍內(nèi)最常見的老年癡呆類型。遺憾的是,現(xiàn)有藥物僅能部分改善癥狀,對疾病進程的影響十分有限。
干細胞:腦科學領(lǐng)域的“新星”
干細胞是一類具有自我更新和多向分化潛能的細胞,在再生醫(yī)學領(lǐng)域備受關(guān)注??茖W家們正嘗試利用不同來源的干細胞,包括神經(jīng)干細胞(NSCs)、間充質(zhì)干細胞(MSCs)、誘導(dǎo)多能干細胞(iPSCs)和胚胎干細胞(ESCs),來修復(fù)或再生受損的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
iPSCs(誘導(dǎo)多能干細胞):可將患者自身細胞(如皮膚細胞)重編程為類似胚胎干細胞的狀態(tài),再定向誘導(dǎo)分化為多種神經(jīng)細胞。動物實驗表明,移植iPSC來源的細胞有望改善學習和記憶能力。
NSCs(神經(jīng)干細胞):具有直接分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞的能力。在小鼠模型中移植NSCs已顯示出改善認知功能的潛力。
MSCs(間充質(zhì)干細胞):來源廣泛(如骨髓、脂肪),具有良好的免疫調(diào)節(jié)和抗炎特性,甚至能分泌外泌體影響大腦微環(huán)境。實驗數(shù)據(jù)表明,MSCs移植可通過抑制神經(jīng)炎癥、提供神經(jīng)保護作用,改善模型動物的記憶和學習表現(xiàn)。
進展與挑戰(zhàn):從實驗室到臨床
盡管在動物模型和細胞實驗中取得了鼓舞人心的成果(如減少淀粉樣斑塊、抑制炎癥反應(yīng)、促進神經(jīng)新生等),但干細胞療法真正應(yīng)用于臨床仍面臨多重挑戰(zhàn):
安全性問題:包括異體移植的免疫排斥風險、自體細胞(如iPSCs)在重編程和培養(yǎng)過程中的基因不穩(wěn)定性、以及潛在的成瘤風險。
長期療效:目前觀察到的多為短期效果。移植細胞的存活率、在宿主腦內(nèi)的功能整合度以及能否帶來長期穩(wěn)定的認知改善,仍需充分驗證。
標準化:臨床試驗的設(shè)計需要更高的科學嚴謹性和倫理規(guī)范性;治療方案的標準化(如細胞來源、劑量、遞送途徑)也亟待解決。
個體差異:唐氏綜合征患者的染色體異常使得針對性的基因修飾和細胞治療策略更加復(fù)雜。
未來展望:邁向精準醫(yī)療
文獻指出,干細胞療法為唐氏綜合征和阿爾茨海默病的治療提供了全新視角,但距離成為標準化療法尚需時日。未來研究的關(guān)鍵方向包括:提升移植細胞的存活率和與宿主神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的整合效率;利用基因編輯等新技術(shù)降低潛在風險(如致瘤性);以及開展更多設(shè)計嚴謹、高質(zhì)量的人體臨床試驗。
值得一提的是,2025年3月發(fā)表于《自然-醫(yī)學》(Nature Medicine)期刊的Lomecel-B治療阿爾茨海默?、?/span>a期臨床研究結(jié)果顯示,干細胞輸注使輕度AD患者的腦萎縮速率顯著減緩達62%,并延緩了認知功能的下降。
對于公眾而言,干細胞療法目前仍處于科學探索與技術(shù)創(chuàng)新的前沿階段,但它為攻克包括唐氏綜合征和阿爾茨海默病在內(nèi)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病帶來了新的希望。
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Hamadelseed, O., Skutella, T. Stem cell-based therapeutic strategies for down syndrome and Alzheimer’s disease. Stem Cell Res Ther 16, 420 (2025)
