文摘
神经细胞移植和基因治疗已经吸引了相当大的兴趣作为有前途的治疗帕金森病(PD)患者的选择。临床前和非盲的研究表明,移植胎儿神经组织或病毒载体基因转移可以实现可观的生化和临床改善,而随后的双盲,安慰剂对照协议产生了更温和的和可变的结果。详细评价这些不和谐的发现凸显了几个关键问题,如病人选择标准,细节周围的移植和基因治疗的方法,以及研究设计自己,应该仔细考虑在未来的规划阶段的临床试验。超出了规定的有症状的疗效和安全性数据,它也还有待确认所提供的可能性干细胞和基因治疗技术的进步可能会转化为有意义的神经保护和/或疾病修饰效果或缓解PD的nonmotor方面,从而提供额外的好处之外通过常规药物治疗或脑深部刺激(DBS)。
1。介绍
目前的抗帕金森病的口服药物疗法,多巴胺(DA)前体左旋多巴(左旋多巴)剩下的最有效,允许显著症状控制的红衣主教马达特性帕金森病(PD)在诊断后的第一年,通过恢复特点黑哒赤字。不幸的是,pharmacotherapeutic窗口缩小随着时间的推移,由电动机的发病和治疗是复杂的波动(“开/关”现象)和左旋多巴诱发动作障碍(盖子),而平衡失调等症状,步态冻结,自主障碍,痴呆,或情感的变化,耐火多巴胺能替换,出现1- - - - - -3]。持续交付的DA受体激动剂阿朴吗啡(皮下)或左旋多巴(intraduodenally)和手术策略,如脑深部电刺激(DBS)提供救灾先进PD患者严重运动并发症(4- - - - - -6]。这些治疗的进步,然而,不影响底层的神经退行性过程,对左旋多巴停止响应的影响临床表现有限,显然是现在公认的原因主要残疾晚期帕金森病(3,7,8]。因此,有迫切的需求,创新的方法。细胞替代疗法,通过病毒载体基因转移到大脑退化主机被调查选择超越常规对症治疗PD的缺点。综上所述,到目前为止,越来越多的证据表明,提供了有前景的结果和理论水平能取得疗效,但也产生一些未解决的问题和关于这两种技术的局限性。在本文中,我们讨论的关键问题,未来临床试验应该清楚地地址在细胞和基因疗法被认为是作为PD的临床相关的治疗方案。
2。选择正确的干预
2.1。细胞替代策略
自1980年代末以来,全世界有超过300 - 400 PD患者接受移植的人类胎儿腹侧中脑的(VM)组织,富含post-mitotic DA神经元。积累的经验从开放的研究表明显著的临床效益多个参数接受移植的病人细胞伴随着减少一般药理需求(9- - - - - -11]。移植两个双盲,安慰剂对照试验显示变量移植的效果和发生的副作用,包括“药物”或“嫁接诱导”动作障碍(gid) [12,13]。此外,十年后移植,观察到PD病理过程可能从主机移植细胞传播,降低染色所显示的DA运输车(DAT)和胞内夹杂物的存在与路易小体(14- - - - - -16]。然而这些试验的长期随访显示一致的功效同时使用临床和影像学结果措施(17]。
回顾性分析临床试验和进一步的基础科学研究试图探索因素解释变化在细胞移植的结果非盲系列和最成功的情况下,双盲试验,确定了左旋多巴撤回和主要临床表现出改善好几年了,可能是可再生的。一些技术参数关于组织采购和准备,如年龄和数量的捐赠胎儿,贪污解剖程序、存储长度和条件,组织游离移植前(成碎片或原油细胞悬浮液),或使用辅助神经保护策略提高移植物的生存(即。glial-derived神经营养因子(GDNF) lazaroids),可能会有一个重要的角色18- - - - - -20.]。因此高度可能优越的和一致的结果可以实现移植程序的进一步优化和整体移植协议。它变得明显,未来的试验应该尝试贪污净化通过最小化的羟色胺(5)组件移植组织,可能参与gid的发展,用外科手术引起的最优分布核细胞,并采取一个有效的方式仔细监控免疫抑制至少6 - 12个月后移植(18,21]。
不过胚胎捐赠组织的短缺,难以标准化的细胞材料(年龄的时候堕胎,捐助者的确切数量/壳)以及伦理问题与采购相关的组织从引产胎儿常规临床应用这种类型的细胞替代疗法不切实际。等替代细胞来源的肾上腺交感神经元或异种移植自体组织(猪中脑的胚胎神经元)已经放弃了因为沮丧的临床和移植物的生存结果和明显的副作用22- - - - - -24]。
在干细胞领域最新进展提供了动力电池更换的方法。人类起源的干细胞,可能能够提供标准化的DA神经元的无限供应,可能被认为是未来最有前途的来源细胞治疗PD (25]。细胞所需的分子、形态和电生理学的A9黑质DA神经元在体外可以生成不同的干细胞来源,各种差异化协议后,移植后可以反向行为赤字在动物PD模型。胚胎干细胞(ESCs),神经干细胞(nsc)分离出胚胎/胎儿或成人的大脑,多能nonneuronal /间充质干细胞(骨髓、脐带),或者是最近发现的重编程体细胞等诱导多功能SC (iPS)或直接诱导神经元的细胞代表潜在的替代来源移植材料,各有不同的优点和缺点,当考虑一个基于临床的应用(表1)[26- - - - - -32]。
这些细胞的生成了悬而未决的问题是否完全纯粹的DA细胞群就足够了,自从nondopaminergic神经元和最有可能胶质隔间中胚胎中脑的移植到目前为止可能重要的用于嫁接DA神经元的分化和功能本身,以及构成重要的细胞工厂创建修复微环境在宿主的大脑33]。不管细胞的起源,他们收获的方法,可用细胞的数量,平均数量的细胞注入和生化特征都必须标准化,网站认证和检验,以确保他们的年级前参与多中心临床试验项目。
目前胎儿VM组织仍然是未来最好的标准来测试细胞来源在帕金森病多巴胺能细胞替换。在这种背景下,一个新的欧洲多中心的项目,叫做TransEuro,最近推出了进一步研究集合的优化,制备,和储存的胎儿组织嫁接,选择最佳的移植病人小组,评估gid的原因,并证实移植技术的功效。
2.2。基因治疗的方法
根据他们的功能目标(直接立体定向注射到纹状体、nigral或丘脑核(STN)细胞),并提出了机制的行动,基因治疗方法可以分为3大类:(a)恢复DA合成能力(酶替代),(b)基底神经节电路调制,通过营养和疾病(c)修改/神经保护因子。所有这些方法已经确定了问题的试验设计与未来相关调查。
酶替代基因治疗PD旨在提供一个优势在外围地服用左旋多巴通过恢复更多的多巴胺受体的生理的方式刺激和/或减少副作用,伴随长期左旋多巴外围政府。这些方法依赖于使用一个或更多的关键酶,即酪氨酸羟化酶(TH)、芳香族L-amino酸脱羧酶(AADC)和GTP-cyclohydrolase-1 (GCH1)直接取代DA (Prosavin),增强DA合成从左旋多巴(AADC前体药物),或供应持续多巴交货(34]。人们的一个担忧是,异位的合成在一个没有水泡的细胞间存储和释放机制这神经递质可能导致多种不利影响,也就是说,动作障碍的恶化,甚至退化影响由于胞质DA水平升高35- - - - - -37]。临床前数据和非盲研究已经承诺这些方法没有证据表明过度运动障碍生产但有利影响一直较为温和和剂量的向量,向量的管理和目标组织的覆盖程度仍然不确定。是否重组腺相关病毒疱疹单胺转运蛋白2 (rAAV-VMAT2)也应结合,允许有效转导细胞过程哒,尚不清楚(38- - - - - -44]。
通过基因治疗基底神经节电路调制STN试图抑制异常活动增加谷氨酸脱羧酶的表达(GAD)(负责合成GABA)使用一个AAV2向量编码迦得注入STN模仿DBS的影响(45),目标是提供有效的减轻症状一样DBS但副作用较低和更方便通过长期症状缓解而不需要换电池。结果二期随机、双盲、多中心、安慰剂对照试验显示适度的有益作用[46];然而长期疗效和安全性的操作还有待证明,和理想的审判,也就是说,迦得的随机比较基因治疗对STN DBS可能不是商业吸引力。
GDNF的总体目标和Neurturin(模拟的GDNF)基因治疗是预防或减缓的退化过程,以及加强和支持多巴胺内生黑细胞的表型(47- - - - - -49]。营养因子治疗疾病修饰方法,因此有优于药物治疗,理论上可能改变疾病的进展。使用GDNF neuroprotectant / neurorestorative剂已被广泛研究PD治疗(50- - - - - -52]。双边intra-putaminal注入AAV2-vector编码修改的Neurturin形式(蜡膜- 120)没有在12个月内证明利益虽然一个优势是在18个月的双盲随机对照试验(53,54]。这提高了矢量的逆行运输问题,强调了需要足够时间的后续在这些类型的试验打破了眩目的过程。审判Neurturin管理并存的壳核、黑质目前正在进行中。
因此有一系列潜在的基因治疗技术,可能带来好处PD患者在某些特定的情况下。因此,选择最优的干预可能是单独针对特定病人组(表2)。
3所示。病人的选择
一些临床试验已被批评为次优病人选择(12,13,52,53]。尽管有不可避免的局限性有关哪些病人可以招募实验试验的侵入性和不可逆转的治疗,预定的纳入和排除标准关键影响审判会议的可能性主要端点。
发表一系列的PD患者获得胎儿VM移植的选择表明,患者年龄小于60岁,和有一个不太严重的疾病(例如,≤3 Hoehn和Yahr规模阶段),在12个月(有更好的结果12,13]。与长期随访,这些微分效应减弱17]。然而,临床和动物实验表明,残余幸免电路提供一个高水平的营养支持新移植的细胞茁壮成长(18,55),因此它会严重的PD患者和那些有广泛的变性在纹状体目标应该被排除在外(至少在最初)从细胞和基因治疗试验。此外,众所周知,gid的严重程度与多巴胺的严重性赤字也扮演了一个角色在盖子的发展,因此即使其他机制无疑是相关的,严重患者L-dopa-induced动作障碍可能不是应该招募细胞疗法试验(2,56]。
在某种程度上有一个平衡的需要做出的判断。对任何与潜在疾病修饰治疗效果(细胞替代疗法或神经营养因子基因治疗),似乎更合理的目标疾病的早期阶段。另一方面,使用实验,侵入性,不可逆转的技巧在一群人的症状相对较轻的需要考虑,针对小而重要的风险功能神经外科,但重要的是这些风险往往是少在年轻人与脑萎缩。它是可能的非常早期患者可能缺乏必要的变性刺激营养因子释放需要移植存活率和结果的支持,尽管只有有限的动物数据显示这个55]。
左旋多巴反应的程度显然是相关的任何基于多巴胺替代治疗。PD患者严重的地震,是多巴胺可能停止响应,理论上,保持与主要障碍,尽管优秀的移植物存活率和功能或细胞转染,因为地震的持久性。排除对象没有任何多巴胺赤字(SWEDDs)需要确认通过常规F-dopa正电子发射断层扫描(PET)或DAT单光子发射计算机断层扫描(SPECT)成像在招聘57,58]。其他衰弱症状帕金森病的的病理变化造成的也于非多巴系统导致姿势不稳定和步态障碍、痴呆和自主障碍。直到它知道如何修复这些系统,这些特性的病人主要应该不接受细胞移植和基因治疗。
连续多巴vector-derived TH利用和GCH1但Prosavin的方法有很大区别,这取决于内生纹状体在宿主大脑AADC DA合成。因此,这种疗法可能是有限的,没有那么严重受损的患者足够的内生AADC水平。相比之下,其他所有的基因治疗方法可以应用到一个相对广泛的人口提供他们表现出优势的DA反应症状。
除了年龄、疾病严重程度、左旋多巴反应,和伴随疾病纳入/排除标准,这些疗法的影响在重要基因子组的患者主要是电动机赤字需要确定。术前常见基因变异多用于体内基因LRRK2(例如,帕金,子组),建议允许计划为孟德尔形式的PD患者亚组分析。
4所示。研究目标/端点
细胞移植或基因转移的主要目标范例是演示显著改善在预先确定的临床参数定义病人组(59]。对于大多数基因治疗方案临床改善的目标仍然是演示的具体症状,而神经营养因子基因治疗和细胞治疗的目标是恢复。这些不同的目标都需要健壮的纵向定量评估的措施。
PD严重程度的最广泛接受的措施是统一帕金森病评定量表(UPDRS-Movement障碍社会修改版本),几乎可以认为在定义“关闭”状态,也就是说,12小时后自去年剂量的多巴胺能治疗。伴随这种规模,定量测量的速度(定时测试)还可以添加客观的评估治疗反应随时间(60]。然而,“关闭”药物评价是一种人工条件下,考虑到许多药物,包括左旋多巴,已知附加“长期效应”(61年]。变化的长期左旋多巴反应模式本身就值得考虑当比较预处理和干预“关闭”药物,尤其是在外生L-dopa-dependent基因治疗方法(62年]。此外,大多数病人绝大多数时间都在“ON”药物,因此“关闭”改进有关他们平时少功能的独立性。“波动”的昼夜变化PD电动机控制,与外围使用左旋多巴,日记数据总结的持续时间和严重程度”,“”,“和运动障碍的时间可以是一个额外的示范意义的改进(63年]。日记变量数据但是可以质量和技术已经接受了尝试和提高数据的可靠性64年]。客观测量的“毒品”和“药物”运动障碍使用验证量表和一致的协议允许客观和准确地量化治疗相关的变化65年]。
有人建议,时间等其他疾病的里程碑Hoehn和Yahr规模可能更适合简单的措施的客观判断疾病进展(66年),这可能是潜在的疾病修饰方法的试验中使用。测量的时间发展轴向或认知症状将低价值的多巴胺替代方法。尽管如此,考虑到某些nonmotor PD可以哒响应的特点,有些没有,即使是多巴胺替代策略应该收集数据和评价积极或消极的影响的影响包括更广泛的一系列次级终点nonmotor方面的疾病,如认知、情感的变化,自主症状,睡眠障碍,采用验证量表(67年]。
一些功能神经外科干预选择面向病人的规模(PDQ-39)作为主要结果措施68年]。这个评估,配合医生派生系统地衡量疾病严重程度评估,确保数据强劲的学术价值也翻译成有意义的结果病人作为优先考虑。经济分析,利用工具,如质量调整生命年(qaly)或EQ-5D,可以使成本效益的评估也应该经常被纳入试验设计。
生物标志物反映疾病状态或率也可能作为替代终点的临床试验。目前,没有生物标志物足够广泛接受作为主要终点PD细胞或基因治疗的临床试验。最相关的技术可用多巴胺能成像模式,包括测量突触前使用宠物(AADC活动18F-dopa)和标签的多巴胺转运体(DAT)使用SPECT [69年,70年]。这样神经影像端点有优势的临床标记,更客观、更敏感,尤其是/发生前症状早期阶段,然而,自己可能是受药物影响的有症状的影响。这些措施的包含在试验初期的细胞或基因疗法,然而,这些治疗的生物效应提供重要的线索。此外,有关成像的数据积累和病人的最终结果将有助于在将来的研究中定义这种成像方法的效用。主要缺点是他们的附加费用,最常用的成像工具不量化PD的extrastriatal退化的过程。
细胞内长期随访是强制性的替换或基因疗法试验的设计。这些方法实际上不应将导致PD疾病快速修改。实际需要做出决定关于后续的持续时间打破了之前瞎了双盲试验。甚至12个月的随访(可能是不够的53,54]。此外,这种侵入性治疗必须证明能维持疗效和可接受的长期不良事件概要文件在长期的基础上(通过开放的扩展)才能有资格考虑作为治疗选择,正如已经[17]。事实上,因为这些治疗可能会永久改变神经系统的生物,终身随访的治疗患者建议直到积累大量的经验。
这项工作的另一个重要方面是演示嫁接神经元的生存和维护或病毒载体的基因转导效率所需的有针对性的大脑区域。直接证明这样的成就是不可能在一个病人的生命。长期运动功能改善或减少多巴胺能药物与PET成像结果可能对移植物的存活和相关程度的满意的基因转移(12,13,17,18,53,71年]。允许尸检应该讨论和获得生活使常规检查当参与者死亡。嫁接的尸检大脑验证PD的临床诊断,还直接显示异位移植TH的存在在纹状体神经元,并允许一个数值估计幸存神经元的数量(可行性)纹状体的体积,DA纤维,经过神经移植的倒数与宿主的大脑突触联系。它还显示了在移植神经元免疫事件的证据(13]。在帕金森病的情况下,后期研究验证了临床前实验和假定的纹状体的多巴胺能神经移植嫁接神经元(72年- - - - - -74年]。而且这样的组织病理学研究可以确定和移植到什么程度是影响PD病理过程和显示相关机制(14- - - - - -16]。他们还提供病理证据关于移植协议之间的关系和gid[等不良现象75年]。
鉴于gid的发生在移植患者的重要子集的一个主要障碍的进一步发展细胞治疗PD (12,13,76年),优先考虑未来试验证明由精炼移植协议gid是可以预防的。尽管一些理论提出,最近的实验数据暗示神经移植组织的构成,和贪污5 hyperinnervation特别是gid的发病机制。高5 - DA神经元和5 -转运蛋白(泽特)DAT比率,分别导致DA突触水平的失调,似乎大大有助于gid的发展,因此,这证据显示,实现正常的纹状体5 / DA和泽特/ DAT比率移植后应该有必要避免gid的发展(77年]。根据这些数据,11 c-dasb宠物,泽特的一个标志可用性、预处理和post-transplantation,与动作障碍的临床评估和组织病理学数据可用时,可以作为有用的功能成像工具监测移植技术的优化和患者选择和导致可再生的和显著的临床改善gid[而逃避麻烦的并发症78年]。
5。数据分析
在设计临床试验时,参与者的数量需要可靠的临床问题的回答应该仔细考虑。样本大小的计算需要的估计效果和方差的影响大小与关系主要结果测量指标(79年]。这当然可以导致高得吓人的数字给定,在小说细胞或基因疗法,效果和方差的估计精度有限的原油或可能只存在于结果的措施除了感兴趣的主要变量。严格的统计是被牺牲的风险在面对需要执行的小说中,临床相关,但负担得起的试验。二期试验和低功率甚至飞行员试验有限精度应包括有经验的统计支持在协议的发展过程中,资金应用程序中,伦理审查,和招聘,而不是简单地在数据分析和手稿准备。这说,疾病如帕金森病,总是显示持续发展,短期可以称赞蒙蔽比较长期开放标签后续一起可以限制的程度影响由于安慰剂效应和观察者偏见。选择一个组样本量后勤必然是一个很好的平衡和务实/伦理性考量,包括和考虑有经验的统计的建议。选择合适的分析测试,多变量模型和阈值来判断意义摆脱这个周密的计划。
6。虚假的手术实现
双盲安慰剂对照试验设计是必要的工具来建立任何干预的临床疗效最小化偏见或安慰剂效应。细胞替换或基因治疗PD代表入侵技术,交货要求直接外科访问该网站。“虚假的手术”,安慰剂的方法在大多数研究[12,13,53),因此,需要一个精心设计的性能,在此期间的许多程序参与模拟实际的治疗,通常包括一些外来元素如毛刺洞创造。尽管实际的风险很低,医学上重要的并发症非常罕见,这些方法比一个典型的安慰剂,更具有攻击性的风险短期痛苦,压力,和残疾在复苏几乎是一定的,因此,使用虚假的手术不是没有道德争议(80年]。协议涉及“清醒手术”需要一个精美的哑剧,以便保持致盲,病人对治疗分配仍然不确定。致盲的完整性过程应该定期系统地记录病人通过面试。
附加险出现在协议需要全身麻醉,免疫抑制疗法,和/或重大辐射暴露重复功能成像扫描评估期间,所需维护眩目的协议。毫无疑问是巨大和持久的安慰剂效应可以发生在PD的实验中,这可能会更明显当外科手术干预,然而,一些研究人员怀疑科学的理由使用虚假手术neurotransplantation或基因转移研究,首先(81年,82年]。他们认为PD是一个进步的退行性疾病,不提高在其正常的自然历史,最有可能的任何长期安慰剂效应会减弱。鉴于PD试验通常涉及主观等级量表作为主要结果措施,不仅脆弱的安慰剂效应,但是其他形式的偏见,目前很难逃脱虚假手术对照试验的需求。不过,使用双盲sham-surgery-controlled试验应由足够合理的临床前和开放的证据,认为一旦神经生物学和技术参数标准化。虚伪的道德诚信手术实现取决于研究者的能力告知潜在受试者的程序和所涉及的风险。不可避免的证明效力的当前方法将比较影响对“安慰剂”或虚假的手术,使致盲但鉴于现有的证明有效性证明功能neurosurgery-for例子,STN DBS,未来新型症状缓解干预试验可能需要对这些常规治疗方法虽然比较一定在开放标签方式。
7所示。当前的挑战和未来的观点
实验恢复神经病学领域的不断进步,实现细胞替换或gene-transfer-based治疗PD患者的方法。这两种策略产生共识展示他们的能力结构和分子改造在成年人的大脑。组织/细胞的来源仍然是一个主要主题正在考虑在将来的临床试验和它仍然是未知的细胞类型(s)可能提供理想的基质在PD transplantation-based协议。关于基因治疗模式,最优向量,治疗性蛋白质,和目标站点仍然被定义,当然也与这两个技术相关的不良反应的风险。
细胞或基因疗法的要求竞争力临床治疗PD非常高。可以实现电动机的症状缓解,在不同程度上,口服药物补充替代路线药(例如,阿朴吗啡注射和intrajejunal左旋多巴凝胶)对晚期前列腺癌或星展。细胞和基因疗法治疗,因此,必须证明一个优势的神经保护/修复,或在临床疗效方面或安全在目前的医疗和手术选择。没有植入硬件和不需要经常性的换电池,经皮管和泵可能代表一个优势这些选项的病人方便。目前,安全、功效和疾病修饰能力的细胞和基因治疗仍有待明确证明,和商业成本和必要的外科手术经验的成功交付将不可避免地限制他们的可用性在许多国家。
更少的治疗方案解决PD的nonmotor方面,如痴呆、神经精神症状,自主失败,和睡眠异常,占据了临床、护理,财政负担在晚期的疾病3,8]。人们很容易推测,恢复黑DA系统可能的生理恢复extrastriatal DA神经支配区域,从而提高赤字相关的皮质和脑干多巴胺不足或甚至可能后果,延伸到nondopaminergic神经元。可能那些nonmotor症状与焦皮层下解剖学基础代表进一步可能应对靶向基因治疗的症状,而移植不同的细胞类型(例如,神经胶质)可能提供更广泛的福利比目前预期[83年,84年]。
参数的数量,必然影响细胞或基因疗法的临床试验的结果是非常高的。我们目前阶段需要一个“解释”的方法来证明这些干预措施可以产生有用的影响的非常有经验的团队招募高度选择病人。随后任何积极的结果是否可以复制在“务实”的基础上与更广泛的病人入选标准,和不可避免的技术进步和改进手术参数将至关重要的未来这些干预措施的广泛采用。
利益冲突
没有实际或潜在的利益冲突关系。
确认
这项工作是在伦敦大学学院/ UCLH和部分由卫生部NIHR生物医学研究中心资助计划。功能神经外科的单位,伦敦大学学院神经病学研究所支持女王广场、伦敦帕金森的吸引力。t博士支持Foltynie帕金森的吸引力,拨款来自英国帕金森症,治疗帕金森的信任,和大脑研究信任是组委会Transeuro项目支持欧盟FP7格兰特之下,和在数据管理委员会Prosavin审判。欧盟支持z博士Kefalopoulou Transeuro FP7格兰特之下。i Aviles-Olmos博士是一位博士生支持的治疗帕金森的信任。