干细胞移植治疗假肥大型肌营养不良症的曙光

    假肥大(Duchenne)型肌营养不良症(DMD)是一种以骨骼肌进行性变性、坏死为主要病理特征的致死性的X-连锁隐性遗传性肌肉疾病,其病因是编码骨骼肌膜上抗肌萎缩蛋白的基因突变或缺失。DMD迄今尚无有效治疗办法,寻找有效的治疗方法一直是神经病学界研究的热点话题。    干细胞携带人体正常的基因组,具有成肌分化潜能,引起了研究者们探索肌肉和非肌肉来源成体干细胞移植治疗DMD的兴趣。其中骨髓间充质干细胞是较理想的组织工程种子细胞。   

    1998年,Ferrari等将带有β-gal遗传标记的C57/MlacZ转基因鼠的骨髓细胞通过胫前肌和尾静脉注射到放疗后免疫缺陷的Scid/bg鼠体内。2周和6周后的免疫组化染色显示,实验鼠的胫前肌含有β-gal阳性的细胞核。这说明骨髓源性生肌前体细胞(祖细胞)在体内肌肉再生微环境条件下可以迁移到病变部位,定向分化为肌细胞,融合并参与了肌纤维的修复与再生过程。   

    1999年,Gussoni等将正常雄性C57BL鼠的全骨髓细胞、骨髓造血干细胞及一种肌肉来源的干细胞(SP细胞)分别注入9只放疗后的6~8周雌性DMD模型鼠(mdX鼠),5周后在胫前肌纤维检测到抗肌萎缩蛋白表达,但少于1%,12周后达到10%;同时检测到约10%~30%表达抗肌萎缩蛋白的肌细胞具有Y染色体遗传标记的供体细胞核,提示骨髓干细胞可通过血液循环这一全身性途径趋向病变肌肉组织,并定向分化为有抗肌萎缩蛋白表达的肌细胞。    同年,Bittner等的研究表明,骨髓来源的干细胞不仅能修复骨骼肌损伤,还能诱导心肌的再生,这预示着有希望解决心肌与呼吸肌的损害,这对伴有心肌与呼吸肌损害的DMD治疗具有重要意义。   

    2002年,Ferrari等将正常C57BL/6J鼠的骨髓细胞静注到mdX模型鼠中,在肌组织中检测到<1%的抗肌萎缩蛋白阳性率。他们的研究为骨髓干细胞移植治疗DMD建立了较为理想的技术平台。   

     2002年,Gussoni报告1例12岁男性DMD患儿因严重X连锁免疫缺陷综合征在1岁时接受同种异基因骨髓移植,12岁时经肌肉活检发现患者的少量肌纤维(0.5%~0.9%)存在供者的细胞核,这提示外源性的骨髓移植可融合入宿主骨骼肌细胞,并可至少持续存在11年。    我国中山大学附属第一医院张成等将正常雄性C57BL鼠的骨髓细胞在体外简单分离成悬浮的造血干细胞与贴壁的基质细胞,加上未分离的全骨髓细胞,以此3种细胞成分经鼠尾静脉分别移植入mdx鼠,发现骨髓干细胞在移植后24小时内便有部分定居在骨骼肌,且随着时间的延长,经核素标记的移植细胞在mdx鼠骨骼肌的特异性分布指数明显高于正常C57鼠,提示病损肌组织及其微环境对骨髓干细胞可能有特异性趋化作用。此外,移植后2~8个月动物的肌活检可检测到抗肌萎缩蛋白,且有免疫病理、肌电生理、运动功能等指标的改善,移植组小鼠生存期也长于对照组。   

    在动物实验支持的基础上,他们还对1例抗肌萎缩蛋白基因19号外显子缺失的DMD患者进行了脐血干细胞移植。术后60天,患者外周血基因分析显示转变为正常基因型,移植后75天肌肉活检可见新生肌管形成,抗肌萎缩蛋白免疫组化呈弱阳性。DNA分析发现,供者DNA占1%~13%。移植后126天,肌肉活检抗肌萎缩蛋白免疫组化检测显示阳性肌纤维明显增多,供者DNA上升至2.5%~25%。患儿血清肌酸激酶从移植前5735 U/L降至274 U/L,患者肌力略有改善,这对DMD治疗具有重大意义。    异体干细胞移植风险很大,据统计,欧洲非血缘关系人类白细胞抗原(HLA)全相合的脐血干细胞移植后2年生存率仅为69%,主要死因是移植后感染和排斥反应。解决免疫排斥问题,提高干细胞体内定向分化为肌肉细胞的比率,将是DMD干细胞治疗研究方向。