诱导多能干细胞治疗帕金森病的故事

金光洙在7年前打开乔治·洛佩兹邮件的决定开启了这一传奇故事。

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。

几位首创者对手术有这样的预期：这些特别的脑细胞们可以像原本就存活在患者大脑的细胞一样完全融入，帮助病患永久恢复正常行走和运动的能力。倘若目标达成，那么人类就能期待以“病情永久性好转”的形式攻克这个目前似乎让我们无计可施的顽疾。

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。

要知道他们已经耗费了6个小时，冷藏器里的细胞可能活不过2个钟头。接下来，救护车赶到32公里外的汉斯康菲尔德机场与马萨诸塞州综合医院神经外科医师，以及宋所在的实验室的负责人、干细胞生物学家金光洙（Kwang-Soo Kim）会合，搭私人飞机比奇-400飞往目的地。留给这个团队的时间不多——他们登机之时就落后于预定时间表，更糟糕的是他们在途中还迷路了；而在抵达泰特波罗机场后，麻烦又出现了：救护车司机拒绝打开警笛，因为除非患者的生命健康处于危险之中，否则这样做是违反州法律的。

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。

2018年末，有新闻报道称，日本的外科医生于当年10月进行了全球第一次用皮肤细胞替代脑细胞治疗帕金森病的移植手术，但实际上金等人比他们早一年就实现了此创举。当很多干细胞生物学家听说有日本研究团队以外的团队也完成了这种手术，都猜不出是谁，在什么时候实施的。

帕金森病基金会（当时该基金会没有参与这项工作）的首席科学官詹姆斯·贝克（James Beck）说道：“我们知道这个领域应该往哪里前进。此类移植手术或许就是帕金森病研究领域的未来。”

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。

据估计，美国每年约100万人给自己做帕金森疾病诊断，其中有6万人会被确诊。帕金森病是遗传因素和环境因素共同作用的结果，不过其直接诱因为中脑产生多巴胺的神经元丢失。该神经元位于大脑黑质中，并被投射到背侧纹状体内，这串神经通路控制着人体的运动。当多巴胺细胞死亡时，患者会颤抖，感到僵硬，且行走困难。在最糟糕的情况下，他们必须坐在轮椅上，无法进行洗澡、进食或等自理活动。

洛佩兹曾经是一名内科医师。不过在自己的一名病人因静脉注射（简称IV）意外断开连接而死亡后，他就停止了这段职业生涯——尽管他依然会在你初次见他时对你说“叫我医生”。1984年，他在自己家附近的圣克莱门特创立了ICU Medical，该公司生产包括导管和可用于化疗的IV系统在内的医疗设备。洛佩兹还发明了ClickLock——它能将IV组件固定于适当位置，防止重蹈此前IV断开连接的覆辙。一种名为“戴安娜”（以于2006年圣诞节前夕因乳腺癌去世的妻子名字命名）的安全混合强力药物的装置也是他的杰作。

洛佩兹酷爱运动。他经常骑自行车和游泳，也赢得过潜水鱼猎锦标赛。 在被确诊之后，他“变得非常沮丧”。洛佩兹说：“所有遭受帕金森病折磨的人都像囚犯一样被困锁于身体中。我觉得如果宇宙存在公平，自己就不应该因此受苦，但这当然是不存在的。”

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，不过当他试图在中场休息寻找这位科学家时，他“失踪”了。

失踪的原因是金作为麦克莱恩医院分子神经生物学实验室的负责人，在关键实验尚未完成的情况下提前回去做研究了。另外，他也正在琢磨申请资助。美国国立卫生研究院（NIH）在2011年和2012年，曾通过5个总额达110万美元的项目资助该研究，但迫于自身的预算压力，资助金额缩减到了33.5万美元。

他对必须解雇实验室工作人员感到沮丧，尤其是当他比以往任何时候都更接近实现自己目标之时。

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。

最初的iPS细胞方法学曾帮助其发明者山中伸弥（Shinya Yamanaka）获得了2012年的诺贝尔奖。山中伸弥通过这套方法，利用标准实验室病毒将“重编程基因”运送到了成纤维细胞中。不过一些科学家担心这些基因可能会落在细胞染色体的错误位置上，并于无意中使抑癌基因失活，或激活致癌基因。金认为必须放弃山中所用的病毒载体：“如果将这些细胞用于治疗，那将是一场灾难。”

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。那正是他收到洛佩兹电子邮件时面临的困境。

金一开始以为这是个恶作剧，后来仔细想了想——这个家伙花了数千美元参加干细胞会议，或许不是骗局。

第二天，金回复并感谢了洛佩兹的关注。他们决定在麦克莱恩医院见面。洛佩兹在那儿再次询问金，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。

时至今日，洛佩兹仍不知道当时金是不是凭空想出来的这两个数字。但洛佩兹还是掏出了支票簿，向麦克莱恩开了一张200万美元的支票。金本以为他会变卦，可最终剧情并没有反转。

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细胞配方扩大规模的障碍。（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。

最好的神经外科医师加入

洛佩兹表示，尽管他给金的第一封电子邮件表达了自己要做金的第一位新疗法尝试者的意愿，但实际上他在扔出大额支票时并无邮件里的想法。“我怀疑他能不能足够快地带给我完美方案。”

不过金的进度打消了洛佩兹的疑惑。他在知道槲皮素大显神威后决定立刻打个电话。洛佩兹曾于2014年底问自己的神经科医生：“谁是您认识的最好的神经外科医师？”后者的回答是杰弗里·史威哲（Jeffrey Schweitzer）。

洛佩兹在位于圣地亚哥的诊所找到了史威哲。“您觉得成为治愈帕金森病的神经外科医生怎么样？”

“你是谁？！”史威哲在听完洛佩兹的自我介绍后答应过几天电话回复他。不过20分钟后，洛佩兹的电话就响了。根据洛佩兹拼凑出的关于金光洙研究的大体情况后，心里有数的史威哲决定：“我参加。”

金继续制造干细胞，测试它们的突变，然后将它们转化为多巴胺神经元。他将这些化合物注射到了100多只老鼠的大脑中——这些老鼠自己的多巴胺生成细胞已被神经毒素清除。金于2016年表示这些实验“证明移植的细胞可以正常运转”，能够治疗老鼠的帕金森病。

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买马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’。

他们讨论了在医疗法规宽松的国家进行手术的问题，辩论了应该告诉美国食品药品监管局（FDA）哪些内容，还与律师探讨；他们使用洛佩兹的资助聘用了前FDA副局长作为咨询顾问。这位前FDA副局长告诉他们要把这个项目真正落实，光是文书方面的工作以及收集细胞数据，就需要花费他们5年时间和500万美元。

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。

他们当时有一位志愿者——史威哲和其他医生都认为他是该手术的好人选。另一方面，洛佩兹是可以接受由自身成纤维细胞培养而来的脑细胞的。金解释说，有着医学背景的洛佩兹了解这种疗法的潜在风险，但“他想成为第一位患者”。

看起来万事俱备了，但还有最后一个障碍。史威哲怀疑过硬的器械会导致细胞移植失败，就开发了一种新设备。他指出，“你需要一个能将细胞递送到精确位置，且不会挤压细胞的针。然而，在以前的一些细胞疗法中，超过90%的细胞在移植后不久就死亡了，这可能是因为针头一股脑把细胞猛地推入了大脑，使它们无法获得氧气或营养”。

史威哲与制造商合作开发出的电动注射器可以“防止细胞在针头底部猛冲出来，而让它们在针头被拔出的过程中落在目标处”。该注射器每分钟能把2微升细胞挤到针头插入目标时所形成的管道中。当他们在大鼠和猪的大脑内尝试这一套时，他们发现所形成的一串细胞能良好吸收营养和氧气。

只剩一个问题——将针刺入患者头骨的设备不适用于马萨诸塞州综合医院的成像设备。医院可以购买新设备，但要用几个月的时间培训操作者。当然，团队也可以要求FDA批准使用标准针头而非史威哲的针头，但这也需要花费数月时间。金有更好的解决方案。他给威尔康奈尔医学中心的一位前同事打电话，这位同事有他们需要的设备，并愿意让外科医生在那里给洛佩兹做脑细胞移植手术。

这意味着手术当天需要完成从达纳-法伯的细胞生产基地到洛佩兹手术地的长途奔袭。

那天早上，一组外科医生在工作站建立了洛佩兹大脑的MRI和CT图像，用以指导神经导航。洛佩兹处于麻醉睡眠中，头部被固定在Leksell立体定向系统上。这时康奈尔大学的神经外科医师迈克尔·卡普利特（Michael Kaplitt）进来，在史威哲和团队其他成员的注视下，对洛佩兹的头骨（发际线后约2.5厘米，大脑中心左侧约1.3厘米的位置）进行钻孔操作。

卡普利特抓住预装有合计400万个多巴胺细胞的3个注射器中的第一个，慢慢将其推入与机体运动相关的壳核中。然后，他将注射器撤回，同时小心地松开了柱塞，留下了一小串细胞——恰好是史威哲所希望的那一串细胞。

漫步到时代广场

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。

但正是这种描述使他的医生感到不安。一年后，当洛佩兹和他的医生们重新叙述了这种神奇感觉时，卡特的态度是：他不怀疑洛佩兹所说的良好感觉，但对“是手术实现了这种良好感觉”的判断持保留意见。

麦克莱恩医院的生物学家金光洙

卡特认为，一方面，简单地在大脑纹状体中乱投放物质可能引起多巴胺释放，这可以在短期内缓解帕金森病的症状；另一方面，将针刺入大脑会杀死细胞，那些细胞在处于死亡边缘时通常会一次释放出全部多巴胺，也可以缓解病情；最后一点，患者对疾病得到改善的心理预期会促进多巴胺释放。

“我们以前曾经看到过这种治疗后立刻自我感觉变得很好的案例。实际上像洛佩兹所接受的那种多巴胺神经元祖细胞，要与现有神经元形成突触，然后开始恢复身体的运动功能，需要几个月的时间。”

多巴胺量偏高，大脑控制身体的状态似乎回到从前的感觉在洛佩兹身上持续了两天。然后他便回到手术前的基线状态：没有恶化，也没有更好。不过他仍然表示：“我们所做的就是阻止恶化。他们给了我生命另一个机会。没有这个细胞移植，我想我会死。”

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。

洛佩兹表示自己从未打算成为这个故事的明星。他给研究团队的200万美元支票是为了加速研究进程，而不是让自己成为第一个接受实验治疗先锋。巨额资助“并不以他是病人为条件”。

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。评估治疗效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。”

症状和生活质量的许多改善来自自我报告。这或许不只是源于安慰剂效应，还反映了洛佩兹的特殊心态——毕竟他为此花了很多钱。他可能希望手术成功了，这是一定程度上的自我实现。

最终，只有严格的临床试验才能证明干细胞疗法是否有帮助。研究人员已经与FDA官员会面，准备着手研究此内容。

帕金森病基金会的贝克提出：“为每位帕金森病患进行iPS细胞移植。这将花费一大笔钱。”

迈克尔·福克斯帕金森病研究基金会的研究副总裁——布莱恩·菲斯克（Brian Fiske）同意贝克的想法：“扩大临床规模，弄清楚怎样能使细胞移植受益于各种患者是这项研究继续的关键内容。如果干细胞只来自个别患者（就像日本科学家们正在尝试的那样），那就会增加干细胞制造过程的复杂性。除非我们尝试更多不同的选择，否则我们不知道哪种更好。”

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。

资料来源 statnews.com