利用诱导多能干细胞（iPSCs）攻克帕金森的故事

帕金森是世界性的医学难题，至今都没有可以治愈的药物，帕金森患者和家人只能眼睁睁看着自己一步步深陷于病魔的折磨中而无能为力。但随着医学技术的进步，帕金森的治愈已经渐露曙光，下面就是一例利用诱导多能干细胞（iPSCs）攻克帕金森的故事。

从波士顿的达纳-法伯癌症研究所出发，奔赴曼哈顿的威尔康奈尔医学中心，需要走多长距离，花多久时间呢？如果打开地图软件搜索，你会发现自驾前往得赶330公里以上的路，用公共交通则要面对400多公里的里程，二者的平均耗时分别为4小时和5个多钟头。不过急救车与私人飞机的使用可以把总路程缩减到300公里，耗时也大大减少，而这种不计成本的选项一般只会在紧急医疗援助服务过程中出现。

2017年夏末的一个午夜，4位研究人员展开了一项需要与时间竞逐，且医学史上前所未有的实验性手术。这项手术的考验是他们必须在8小时内完成对特定细胞的提取、测试，然后从达纳-法伯癌症研究所运送至曼哈顿的手术地点；如果超时，细胞就会于中途死亡。

所谓的前所未有在于这些细胞提取自患者皮肤的干细胞，通过实验室培养而获得的新生脑细胞，他们要用其替换帕金森病患者功能异常的脑细胞——此种颠覆性的移植手术是当时的大胆首创。

美国马萨诸塞州麦克莱恩医院的干细胞生物学家宋彬是第一环节的操作者，她搭乘电梯来到位于达纳-法伯癌症研究所11楼。借助细胞制造设备完成了时长6小时的细胞提取和测试，技术人员把正生产着多巴胺的它们放入无菌瓶，塞入4℃的冷藏器里，最后转到宋彬手中。她带着希望飞奔至待命的救护车上。

他比原计划晚了2个小时才赶到目的地。金光洙把冷藏器交给医学中心的工作人员，后者又将其带给了手术区域的技术人员。他们把这些脑细胞吸入了注射器，金发现它们已形成团块——这意味着手术已经失败了，因为这样形态的细胞是没用的。不过好在上面所叙述的全部都只是演练。真正的手术在一个月后进行。“这类失败就是我们需要反复操练流程的原因。”金如此说道。

一个月后，正式的移植手术即将展开。金等人的这个研究了十年的重大医疗项目却在临门一脚之际横生枝节——有消息称，汉斯康菲尔德机场将在9月5日，也就是手术当天关闭。他们不得不选择更为繁忙的洛根国际机场作为飞往纽约的出发地。

保存着细胞的冷藏器在上午6:30抵达威尔康奈尔医学中心。技术人员小心地将细胞吸到注射器中——这一次，它们没有再形成块状。宋彬将注射器飞速递送至在外科手术室等待的神经外科医师和患者。

洛佩兹的200万美元支票资助了金等人的早期实验

“我愿意资助这项工作”

金光洙在2013年5月2日翻阅收件箱时发现了一段来自乔治 • 洛佩兹（George Lopez）的神秘告白：“我愿意为这项研究提供资金。只要能大大加快其进程，掏多少钱都行……我希望人类早日从这项工作中获益……”洛佩兹称赞金光洙有关帕金森病干细胞疗法的研究，认为这是他所遇到的“最有希望的”研究。

金很快了解到了洛佩兹的处境。这个出手豪爽的中年富翁于近十年前被诊断出患有帕金森病。

洛佩兹开始服用标准的帕金森病治疗药物——卡比多巴、左旋多巴和罗替戈汀等，以此补偿大脑中的多巴胺缺失。但这些药物最终停止了作用。他的颤抖情况在恶化，行走能力也在变糟。到2013年，洛佩兹知道自己危险了。

他决定不再消极被动。他的神经科医生告诉他，最有希望治愈此疾病的方式是干细胞疗法。这位医生恰巧有一张要在4月的波士顿举行的“干细胞峰会”的议程。洛佩兹说道：“从发言人名单和他们神秘的头衔来看，此峰会似乎并不适合胆小的人。”不过他还是掏了3 000美元的注册费飞至东部。

在难以理解的技术演讲海洋中，金光洙的内容脱颖而出。他描述了以患者皮肤细胞为基础创建特定中脑多巴胺神经元的方法。洛佩兹认为金的研究值得深入了解，决定对他施以资助。

不断接近目标

人们首次将多巴胺神经元移植给帕金森病患者发生于20世纪80年代后期。外科医生使用了流产胎儿大脑内的神经元，但他们中有很多人认为这是不道德的。尽管不少帕金森病患者都接受了此类移植，但其益处以及是否需要长期服用免疫抑制以防止异物排斥的问题，一直都没被搞清楚。另外需要说明的是，大多数移植的细胞似乎都死亡了。

像很多同行一样，金认为干细胞的来源不应该是胎儿，也不应该是胚胎干细胞，而应该是患者自己的细胞。2009年，他发表了一篇备受赞誉的论文，描述了如何安全地将成年人的成纤维细胞（皮肤结缔组织细胞）转化为诱导多能干细胞（iPS）。iPS细胞几乎可以像胚胎干细胞一样，能够转化为人体的任何分化细胞——肌肉细胞、心脏细胞、肝脏细胞和脑细胞等。

从发展角度讲，当细胞回到干细胞状态时，我们所要做的其实只是一点营养素和其他生化物质形式的促进而已——使那些iPS细胞转变为人体的任何特定细胞，例如，产生神经递质多巴胺的神经元。

经过多年的反复试验，他在2009年的一篇论文中报告说，自己已经在大肠杆菌体内制备出了4个山中因子（Yamanaka factors），将它们纯化并附着在一个小分子上。这个分子实际上是一种肽，像藏着奥德修斯的木马穿过特洛伊城墙一样穿透了细胞。

其他同行认为金的方法只是解决问题的一种方案。斯克里普斯研究所的干细胞生物学家珍妮 • 洛林（Jeanne Loring）表示：“他声称自己的技术方案比使用病毒的更安全，这已经使我恼火了一段时间。” 几年后，她和同事在2016年的一项研究中得出结论：山中法“没有像金所声称的那样诱发突变”。

尽管存有疑问，金还是继续前进。但在试图扩大iPS细胞的生产规模时，他发现一旦这么做，大肠杆菌就只能产生山中因子4个中的2个。“这完全是死路一条，”金说道，“在2009年发表论文后，我收到了数百封电子邮件，祝贺我：'哦，您解决了这个问题！’但是我无法使其效率足够高。那是一场灾难。”

要使该流程在商业级标准上运行，将需要一个工业级规模的实验室和一个技术员队伍，但金没有。

洛佩兹询问金，若想尽快对患者进行研究需要什么。“ 100万美元或200万美元。”金回答道。

在洛佩兹的资助下，金雇用了更多实验室帮助加快实验速度。他和他的团队克服了阻碍iPS细胞扩大规模的障碍。（金已经就此获得了多项专利。）至关重要的是，他手里的干细胞很容易就能变成中脑多巴胺神经元。金成了洛佩兹未来生活的希望。

金知道要为帕金森病患者提供切实帮助需要数千万个多巴胺神经元。而将未分化的iPS细胞转变为多巴胺神经元的方法实际上不完美——剩余的iPS细胞可能会转化为肿瘤细胞。

“即使经过2～3周的分化，仍然会有未分化的细胞。”金说道，“如果他将99.9％的iPS细胞转变为多巴胺神经元，那就会留下10 000个iPS细胞；转化率达到99.99％的话，也将留下1 000个残余。我们意识到需要全部转化。”

那意味着他们需要找到一个杀手。金的韩国同事在化合物数据库苦寻能靶向凋亡抑制基因（Survivin，在iPS细胞中含量很高）的分子。结果令人振奋——他们找到了一种名为槲皮素的中草药化合物。金在他的iPS细胞上测试了此物质，结果发现“如果用槲皮素对处于分化过程中的细胞进行一次12小时的处理，那些未分化干细胞的就会被完全去除”。

有了这些基础，就可以开始考虑将细胞移植入患者大脑了。

漫步到时代广场

不过虽然成功越来越近，但留给洛佩兹的等待时间也越来越少。很早就中断潜水鱼猎生涯，收起心爱山地车的他，在2016年的病况是“需要努力地把自己从椅子上抬起来”。

医疗团队在这段时间内成形了。史威哲于2017年聘请了神经病学家托德 • 赫林顿（Todd Herrington）进入自己团队；之后又在全国范围招兵加入自己位于波士顿的医院。在2017年搬到麻省理工学院的著名神经外科医生鲍勃 • 卡特（Bob Carter）后来也成为史威哲在加州大学圣地亚哥分校的‘战友’。

在整个团队的努力下，至2017年1月，FDA批准了他们所提交的长达2 500页的“同情使用”协议，为这项研究开了绿灯。

洛佩兹在接受了长达4个小时的手术后几乎没再回过医院病床。他感到自己的肌肉越来越强，颤抖消失了。他扬言要与自己的医生摔跤。之后，他告诉私人助理自己想离开医院去散散步。洛佩兹回忆道：“那是一种回归正常的感觉。”洛佩兹在儿子和助理的陪伴下走了3公里多的路程来到时代广场，感受着无云晴空，宜人温度，以及吹动百老汇遮阳篷的微风。能产生多巴胺的新神经元在洛佩兹脑中不过待了几小时，他却已感觉到了一种近乎登仙的飘然畅快。

麦克莱恩医院的生物学家金光洙

在FDA的坚持下，洛佩兹的手术只把细胞注入了他大脑左侧。希望左右两边都做手术的他曾对此提出异议。FDA的命令在他看来“使风险和成本增加了一倍”。

不过第一次手术似乎没有造成伤害：没有感染，没有肿瘤，没有出血，症状没有恶化。2018年3月6日，另一批由洛佩兹的皮肤细胞转化而来的多巴胺细胞被成功移植到了他的右侧核壳。这次术后，洛佩兹没有再经历前一番的体验。

病情稳定

自2018年手术以来，洛佩兹会定期接受脑部扫描，寻找潜在的肿瘤踪迹以及关于移植细胞正在做什么的线索。正电子发射型计算机断层显像（PET）表明，在卡普利特和史威哲运送了400万个细胞的区域，产生大量多巴胺。这告诉我们植入物已经与其他神经元建立了长期联系——包括最为关键的运动区域的联系。

麻省总医院的神经病学家赫林顿指出，这18个月以来收集的大量数据是他们了解病例长期发展轨迹的基本要求；如果数据不够充足，就很难排除患者的改善是否源于安慰剂效应。

帕金森病没有生物标志物。评估治果的唯一方法是测试身体的僵硬性和颤抖情况，以及在语音强度和说话能力等方面寻找线索。

赫林顿于2018年9月表示：“医生已经证明了此项手术改善了洛佩兹的各项身体机能，这是难以辩驳的。”原来的他因为手指无法操作鞋带而被迫停止穿有鞋带的鞋子，但现在这些不再是问题。他已经能够进行需要力量和姿势控制的自由潜水了。

卡特说：“我们没有治愈帕金森病。但我想他的病情稳定住了。”

金光洙在7年前决定打开洛佩兹邮件的决定开启了这一传奇。他希望这项临床试验能够比洛佩兹的经验更能证明这项研究的实际效用。不过他与同事们一直保持着非常平和的心态。

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【北联干细胞-iPSC细胞实验室】

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北京北联世纪干细胞生物科技有限公司，是一所集临床、科研、国际学术交流为一体的全球生命科学研究公司，技术源头为美国圣地亚哥Biocentrium公司，公司致力于再生医学新技术的基础研究与临床应用转化，并将iPSc诱导多能干细胞培养技术平移到国内，同时与国内多家三甲医院开展科研课题。

现涵盖iPSc诱导多能干细胞，鲜活细胞、间充质干细胞、神经干细胞、血管内皮干细胞、软骨干细胞、NK/NKT/CTL/CAR-T/CAR-NK/DC-CIK/INKT等免疫细胞，肿瘤疫苗等；应用范围包括：疾病预防、两性生殖、神经系统疾病、脑部疾病、亚健康、免疫系统疾病、骨关节疾病等，同时拥有个体化iPS制备和分化成精原细胞、卵原细胞并形成精子、卵子技术、NSC脑部立体定向技术、NSC球后视神经靶向技术等。