再次感谢Christian给我们带来的干细胞治疗ALS的信息，希望常在。

Christian原创科普：利用人类诱导性多能干细胞（iPSC）筛选治疗ALS的药物

肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种罕见的、迟发的神经退行性病变：大脑和脊髓中的运动神经元由于某种尚不清楚的主要有害因素而遭到破坏并逐渐死亡，因此不能再支配肌肉进行自主运动，进而患者逐渐丧失运动能力，包括由肌肉驱动的语言、吞咽和呼吸能力。

1、ALS有多罕见？年发病率约为十万分之1.5，普遍率约为十万分之5。目前的年发病率和普遍率，全球约为12万和35万，欧洲为4988和13500，美国5960和17500，日本约为3000和6000。我国由于医疗体系和医保制度等原因，至今尚无相关的统计数字。

2、什么是迟发性？就是起病时间较晚。在欧洲和日本，ALS患者的发病年龄大约在65岁。在我国，北医三院统计发病的平均年龄为49.8岁，中位生存期为5.9年；北京协和医院统计发病的平均年龄约为53岁，实际平均生存期为2.5年。但在80岁后基本不会发病。

3、虽然ALS非常罕见，ALS患者的病情却又具有典型的异质性，通俗讲就是五花八门，发病年龄、发病症状、临床表现、发展速度、存活时间、遗传背景等在不同的患者间存在较高的多样性。这就为ALS的临床诊断、基础研究和药物开发提出了极大挑战。

4、ALS分为家族性和散发性2种。家族性ALS占总发病率的5-10%，散发性占90-95%。散发性ALS的发病年龄比家族性的小11岁。目前鉴定出和ALS相关的基因突变已有一百多个，已发现导致家族性ALS的突变基因包括C9orf72、SOD1、FUS和TDP-43等，其中C9orf72基因突变占家族性ALS的45%，SOD1占20%。

5、值得注意的是，ALS的诊断过程较为复杂、确诊时间较长，通常需要依赖神经科临床检查和问诊、肌电检查、以及对相关一系列病征相近的疾病的排除等间接手段；不像对其他疾病的诊断，可以根据标志物生化指标、和对病灶的医学影像及组织活检等直接证据。同时，ALS具有进行性，早期发展较慢、症状较轻更增加了早期诊断的难度。

6、ALS患者的运动神经元在细胞和分子水平上的病理表型包括：因活性氧自由基胁迫或活性谷氨酸毒害等因素导致的细胞死亡、自体免疫反应、神经炎症反应、神经营养因子缺乏、轴突运输缺陷、超兴奋性或低兴奋性、神经肌肉接点功能异常、细胞核质运输功能异常、线粒体功能异常、自体吞噬功能异常、RNA加工错误和蛋白错误聚集等。

本文题目里的第二个关键词，就是诱导性多能干细胞——iPSC。关于干细胞，我在“干细胞移植技术治疗ALS的临床研究进展”一文中作了比较全面的介绍，在此不再赘述。诱导性多能干细胞（iPSC）是干细胞的一种，它是通过人工启动若干（转录因子）基因的表达或使用化合物分子，诱导体细胞的分化、发育进行重新编程，进而获得的具有类似胚胎早期多能干细胞分子特性、更新能力和分化潜能的一类多能干细胞。

多能干细胞可以分化为特异组织的细胞，但是特异组织的细胞可以分化为多能干细胞吗？答案是否定的，除非对充分分化的细胞进行化学或基因表达的诱导。iPSC之父、2012年诺贝尔奖获得者山中伸弥教授通过学习胚胎发育早期的基因表达情况，利用原创的筛选系统，在引入4个转录因子基因的特异性表达后，首次成功地倒转了细胞自然发育的时钟，将皮肤细胞诱导成为具有早期胚胎细胞性质的多能干细胞。

那么，iPSC之于ALS，能够有何作用？如果将家族性或散发性ALS患者的体细胞诱导成为iPSC细胞系，它可以帮助：

1、解析ALS的致病机理。目前，在ALS中导致运动神经元受损伤的最主要的因素仍未找到，这极大地阻碍了有效治疗ALS的药物和疗法的开发。将iPSC诱导分化成运动神经元（iPSC-运动神经元）及神经胶质细胞等，在保持稳定、清晰的ALS遗传背景下，重塑微观上的病理模型，可以在细胞和分子水平上开展ALS的机理研究。这是iPSC对攻克ALS的宏观作用。

在ALS发病后，目前已发现对运动神经元的毒害作用包括：活性谷氨酸积累、氧化胁迫、炎症反应、感染、免疫机制、蛋白错误聚集、神经纤维功能紊乱、激素失调、线粒体功能和RNA加工出错、及轴突运输和神经肌肉接点出现问题等，但这些可能都是下游表型，而不是最上游、最主要的触发因素。这就好似一条凌汛期的大江，如果上游溃坝，下游必将多处受灾；此时即便在下游多方施救，也是事倍功半，不及尽早将上游的大坝修复更有成效。相似地，对于ALS而言，即便对再多的下游表型对症治疗，也是防不胜防，而找到上游起因才是关键。

2、找到基因型和表现型之间的对应关系。来自ALS患者的iPSC具有稳定、清晰的基因型；该iPSC-运动神经元是ALS真实、有效的体外病理模型，可以在细胞和分子水平上对其微观表现型进行观察、分析，包括细胞形态、亚细胞结构、生化组成和基因表达等，为确定ALS致病基因型和在运动神经元上对应的表现型之间的关系提供了条件。这一点对散发性ALS的基础研究尤为重要，因为无论是ALS动物模型还是胚胎干细胞系，目前的模式系统都是基于家族性ALS致病基因突变（例如SOD1G93A）的转基因异源过表达。

3、发现生物标志物。简单讲，生物标志物就是标记某种生理改变的生化指标；对于ALS而言，可以理解为在患者和健康成人之间，以及在患病运动神经元和健康运动神经元之间存在着某种特异、灵敏而又稳定的差异，这种差异可以被一个易于测量的生化指标所检定和评估，而这个生化指标就是ALS的生物标志物。该iPSC-运动神经元和健康的运动神经元之间经转录组、蛋白组和代谢组比对后，更容易找到针对ALS的生物标志物，进而在ALS的早期诊断、精细分型、病情分期、疗效评估和药物筛选等方面发挥重要作用。

4、筛选治疗ALS的药物。这是本文的主要内容，因此将在下面详细展开。

实际上对于ALS，iPSC之所以有上述用途，主要是基于以下特点：

——丰富的病理模型。前面提到过，虽然ALS非常罕见，从临床上讲却具有高度的异质性；尤其是散发性ALS，相关基因突变也是数量庞大。iPSC最明显的优势就在于，理论上可以为每一位确定的ALS患者建立iPSC系，该干细胞系有着明确的疾病相关性和遗传信息。相比较ALS动物模型，ALS患者的iPSC系可以给ALS研究者提供更加丰富的病理模型。

——微观的研究对象。前面提到过，在临床上ALS主要是通过间接方法进行诊断，而ALS的基础研究主要是基于动物模型。相比较，iPSC-运动神经元则可以在体外以细胞为单位进行研究，当分化为运动神经元后更容易实施细胞和分子水平上的观察、检测和实验，这对研究致病机理、分析微观表型、发现生物标记物和高通量地筛选小分子药物都具有非常重要的意义。

——多样的分化细胞。iPSC的多能性不容忽视：目前已经可以将iPSC诱导分化为上运动神经元、下运动神经元、脊髓神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞等神经细胞亚型，这样一来就可以研究在ALS的致病机制中，不同神经细胞亚型各自发挥的作用机理，以及不同神经细胞亚型之间的动态和互作关系，甚至可以在体外更好地重现运动神经元的体内环境。

iPSC对于ALS研究也不是没有缺点。前面提到过，ALS具有迟发性，而且发病可能还与特殊的生理和环境因素有关；这些和其他ALS病理模型一样，是iPSC-运动神经元无法还原的。另外一点就是，iPSC-运动神经元终究是体外系统，也无法囊括非细胞自主的病理表型，因此任何相关的发现均需与体内试验或ALS患者样本进行交互验证。

利用iPSC筛选治疗ALS药物的总述

A、确定iPSC的患者来源。家族性或散发性ALS患者？何种基因型？制备近等基因系对照？

B、确定iPSC的诱导方法和运动神经元的分化方法。是否通过细胞分选来提高细胞纯度？

C、确定药物筛选的病理表型。细胞死亡或其他表型？能否通过图像采集进行定量分析？

D、确定药物筛选的操作平台。一般基于96或384孔板。能否高通量、全自动地进行？

E、确定小分子化合物文库。是否为临床上正在使用的、或正在进行临床试验的药物？

F、确定数据分析方法。图像采集算法和数据分析方法一般是客制的。

G、确定结果验证方法。是否使用更多的ALS基因型？是否筛查更多的病理表型？

H、最后决定是否进入临床前或临床试验。

药物的安全性是首要的，不可伤敌八百，自伤一千。小分子化合物对运动神经元的安全性体现在：无论对ALS-iPSC-运动神经元还是对对照-iPSC-运动神经元，都不会导致细胞死亡或导致病理表型的恶化。如果小分子化合物文库是临床上正在使用的、或正在进行临床试验的药物，那么筛选出来的候选药物的安全性通常是有一定保障的，进一步的开发过程通常可以省去很多相关试验——而这部分药物安全性的试验往往是新药开发中最昂贵的部分。

至于药效，指药物能否改善ALS病理表型指标，以及改善的程度。

用iPSC筛选ALS治疗药物的开创性研究和腰果酸的发现

2007年至2018年间，全球共进行了86项针对治疗ALS的临床试验，其中绝大多数有关小分子药物。这些试验或最终完成，或中途终止，但最终却只有一个药物获得了FDA的批准，即2017年5月获准应用于ALS治疗的依达拉奉。这些小分子在ALS动物模型中都展示了出色的效果，但是当用到ALS患者身上时却总是毫无效果。日本京都大学的山中伸弥和井上治久教授认为，ALS治疗药物开发的成功率极低是因为ALS动物模型并不是适合筛选ALS治疗药物的疾病模型；同ALS患者一样，ALS动物模型中的运动神经元也难以直接进行研究。

于是，井上治久研究组先将ALS患者的皮肤成纤维细胞诱导成为iPSC，再将iPSC分化成为运动神经元。这些iPSC-运动神经元具有ALS的分子病理表型，包括较短的轴突和细胞质聚集体等，并且在氧化胁迫下可以更快地凋亡——至此，确定了来自ALS患者的iPSC-运动神经元作为研究ALS的体外细胞模型的可行性。最后，在筛选了4个小分子化合物后，发现腰果酸可以逆转运动神经元的ALS病理表型——至此，确定了来自ALS患者的iPSC-运动神经元作为ALS治疗药物筛选工具的可行性。

诱导iPSC的皮肤成纤维细胞采样自带有TDP-43突变基因的家族性ALS患者。TDP-43是一个由414个氨基酸组成的核蛋白，含有的2个RNA识别模序可与细胞核内的mRNA结合。TDP-43参与了RNA代谢的多个步骤，包括mRNA的转录、剪切和运输等。采样患者的皮肤细胞来自3名不同的家族性ALS患者，分别带有Q343R、M337V和G298S等3个不同的TDP-43突变基因，并诱导出9个不同的iPSC系，用以避免因突变或克隆间的个体差异产生的错误。对照（iPSC-运动神经元）来自5个健康成人个体皮肤成纤维细胞诱导出的7个iPSC系。

1、ALS患者及对照的皮肤成纤维细胞通过逆转录病毒或游离载体被成功诱导为iPSC，并表达了人类胚胎干细胞的生物标志物。接着，ALS患者及对照的iPSC被成功分化为运动神经元，并表达了运动神经元的生物标志物；当这些运动神经元与肌肉细胞共培养时，可产生正确的自发动作电位和突触电位。TDP-43基因突变并未影响iPSC向运动神经元的分化。

2、和对照相比较的细胞和分子表型分析发现，ALS-iPSC-运动神经元：具有较短的轴突长度，这和在ALS斑马鱼模型中的发现一致；具有更低的神经纤维mRNA含量，这和在ALS患者尸检中的发现一致，而且编码细胞骨架中间体纤维的基因的表达量下降，也都与轴突较短的表型相吻合。

3、和对照相比较发现，ALS-iPSC-运动神经元：细胞质中出现大量不溶于非离子表面活性剂的包涵体，包涵体内含TDP-43蛋白聚集体，这和在ALS患者尸检中的发现一致；TDP-43和RNA剪切因子SNRPB2的蛋白含量都有增加，并且在细胞核中共定位，这也和在ALS患者尸检中的发现一致；在亚砷酸盐诱导的氧化胁迫下，包涵体中TDP-43的含量增加，细胞存活率显著下降。基于上述2和3，说明ALS-iPSC-运动神经元可作为ALS病理的体外细胞模型。

4、TDP-43蛋白可以结合到自身mRNA末端的顺式区域，通过负反馈机制调控自身的蛋白合成。和对照相比较发现，ALS-iPSC-运动神经元中TDP-43蛋白的mRNA含量上升。基因芯片分析结果显示，ALS-iPSC-运动神经元中有关RNA结合、加工、剪切和运输、mRNA加工和剪切、以及核糖体蛋白复合体和RNA剪切复合体的基因表达量的上升最为显著，说明基因转录和RNA剪切功能失调。

5、根据上述基因芯片的检测结果，井上治久研究组测试了4种调控基因转录的小分子药物：曲古抑菌素A、spliceostatin A、山竹醇和腰果酸。治疗ALS药物的筛选平台是在用亚砷酸盐诱导氧化胁迫与否的条件下，检测ALS-iPSC-运动神经元和对照-iPSC-运动神经元细胞存活的情况：药物的安全性表现为，当药物处理运动神经元时不会导致细胞死亡；药物的有效性表现为，药物可以防止ALS-iPSC-运动神经元在氧化胁迫下凋亡。筛选结果显示，腰果酸安全且有效，spliceostatin A和山竹醇安全但无效，曲古抑菌素A不安全且无效。

6，验证试验的结果显示，在ALS-iPSC-运动神经元中腰果酸可以将TDP-43的mRNA表达量降低147倍，降低包涵体中TDP-43蛋白的含量，并增加轴突的长度；这些结果说明腰果酸可以有效逆转ALS-iPSC-运动神经元的病理表型，是治疗ALS的候选药物，同时也说明ALS-iPSC-运动神经元及相关平台可被用于筛选治疗ALS的小分子药物。

该项研究成果于2012年发表在《科学》杂志子刊《科学-转化医学》上，是用iPSC筛选ALS治疗药物的开创性研究。至于腰果酸是否可在临床上用于ALS治疗，原创研究中仅仅筛选了4个候选药物显然是没有什么诚意的，试验结果显示腰果酸也不是非常安全；特别是作为组蛋白乙酰转移酶抑制剂，腰果酸可能涉及的分子生化途径非常广泛，并非是特异的ALS靶向药。因此，该项研究在ALS治疗药物的筛选方面，更倾向于概念验证的性质，而实际上后来腰果酸也没有进入临床试验。

对ALS-iPSC-运动神经元的神经电生理检测和瑞替加滨的发现

对ALS致病机理的研究存在着2种假说。第一种是神经兴奋毒性假说，认为过量的谷氨酸突触活性导致了钙离子过载和运动神经元凋亡。第二种是神经超兴奋性假说，认为神经轴突细胞膜的超兴奋性导致了ALS——对运动神经元的电导性研究发现，ALS患者的轴突细胞膜的兴奋性增加，但是远离突触区域，且这种超兴奋性的程度与ALS患者的生存期负相关；轴突细胞膜超兴奋性的产生可能与持续性钠电流的上升或延迟整流钾电流的下降有关。在ALS动物模型（SOD1G93A基因突变）中也发现了运动神经元的超兴奋性。

美国哈佛大学医学院的伊根和沃尔夫教授支持神经超兴奋性假说。他们的研究组先将家族性ALS患者的皮肤成纤维细胞诱导成为iPSC，再将iPSC分化成为运动神经元。多电极芯片和膜片钳等神经电生理检测技术记录下了ALS-iPSC-运动神经元的超兴奋性，再现了ALS患者的神经生理学临床表型。这种超兴奋性的产生可能与延迟整流钾电流水平的下降有关；小分子药物瑞替加滨是一种电压门控钾离子通道的激活剂，试验发现它可以抑制这种超兴奋性，并在体外延长ALS-iPSC-运动神经元的存活。该项研究的结果表明，对iPSC-运动神经元的神经电生理检测可被用来验证疾病的临床表型、研究ALS的致病机理以及发现ALS的治疗药物。

这项研究主要分为2大部分。第一部分主要是对ALS-iPSC-运动神经元的超兴奋性在神经电生理、细胞和分子等水平上的表型鉴定。

1、ALS-iPSC-运动神经元来源自2名无亲缘关系、但都携带相同的SOD1A4V基因突变的家族性ALS患者。对照-iPSC-运动神经元来源自2个健康成人。

2、在携带SOD1A4V基因突变的ALS患者与作为对照的健康成人之间，除了SOD1基因存在差异外，在两者的基因组上还存在着非常广泛的单核苷酸多态性；而这些遗传背景上的差异可能对两者运动神经元间表型上的差异造成影响，从而使研究结论产生偏差。为消除这种可能存在的偏差，研究者基于SOD1A4V/+基因型制备了正常（野生型）SOD1+/+基因的近等基因系iPSC；也就是说，突变体和野生型的近等基因系iPSC之间，除了在SOD1基因上的差异外，其他遗传背景几乎完全相同。和一般的健康成人的iPSC-运动神经元相比较，这个野生型SOD1基因近等基因系的iPSC-运动神经元是一个更为严谨的对照。

3、为了检测ALS-iPSC-运动神经元以自发放电为表现的兴奋性，研究者使用了2种神经电生理检测技术。第一种技术是细胞外多电极芯片：在每个培养孔中都有64个呈网格状排列的电极，记录着培养孔中每个运动神经元的动作电位。多电极芯片检测结果显示，和对照（包括野生型SOD1基因的近等基因系）相比较，ALS-iPSC-运动神经元产生的自发动作电位显著增加，说明其具有超兴奋性。第二种技术是全细胞膜片钳技术。在响应慢速渐进式去极化的过程中，ALS-iPSC-运动神经元触发的动作电位数量显著高于对照（包括野生型SOD1基因的近等基因系）-iPSC-运动神经元，说明其具有超兴奋性。

4、研究者用绿色荧光蛋白GFP标记运动神经元进行多电极芯片检测，用红色荧光蛋白RFP标记运动神经元进行膜片钳检测，以保证实验用细胞类型的准确性。

5、用膜片钳技术还可以定量检测出决定神经元兴奋性的特异性电流。电压钳实验结果显示，和对照（包括野生型SOD1基因的近等基因系）相比较，ALS-iPSC-运动神经元的延迟整流钾离子通道减少，进而降低了延迟整流钾流，从而使触发的动作电位增加、导致超兴奋性。

第二部分主要是发现瑞替加滨可以作为治疗ALS的候选药物。

1、在多种电压门控钾离子通道中，Kv7通道最适合补偿延迟整流钾流、抑制运动神经元的超兴奋性。小分子药物瑞替加滨是Kv7通道阈下钾流的特异性激活剂，也是临床上批准使用的抗痉挛药。全细胞膜片钳实验的结果显示，瑞替加滨可以阻止ALS-iPSC-运动神经元的自发放电。多电极芯片记录的结果显示，瑞替加滨可以在抗癫痫的药理学浓度上阻止ALS-iPSC-运动神经元的自发放电。以上结果说明，瑞替加滨能够抑制ALS-iPSC-运动神经元的超兴奋性。

2、当在体外培养时，ALS-iPSC-运动神经元在成熟15天后开始凋亡，且死亡率始终高于对照-iPSC-运动神经元。用瑞替加滨处理14天后，ALS-iPSC-运动神经元的死亡率下降25%，说明瑞替加滨能够延长ALS-iPSC-运动神经元的存活时间，其作用机理与缓解线粒体胁迫有关。

3、上述试验结果都是基于携带SOD1A4V基因突变的家族性ALS患者来源的iPSC-运动神经元。为了验证ALS-iPSC-运动神经元的超兴奋性和瑞替加滨的疗效具有普遍性，研究者又针对携带3种不同SOD1基因突变的4名不相关患者的4个iPSC系、携带C9orf72基因突变的2名不相关患者的2个iPSC系和携带2种不同FUS基因突变的2名不相关患者的2个iPSC系进行了研究。多电极芯片记录结果显示，分化自这些iPSC系的运动神经元都具有超兴奋性，并且它们的自发动作电位都可以被瑞替加滨所阻遏。以上结果说明，家族性ALS患者的iPSC-运动神经元在体外具有的超兴奋性以及对瑞替加滨的敏感性都具有普遍性。

该项研究成果于2014年发表在《细胞》杂志子刊《细胞-报告》上，首次对ALS-iPSC-运动神经元进行了神经电生理表型鉴定。值得注意的是，ALS的迟发性意味着患者在出生后的数十年后方才起病，然而ALS-iPSC-运动神经元在成熟后的数周后即可再现临床上的病理表型，这可能与ALS-iPSC-运动神经元在体外缺乏神经胶质细胞的支持及抑制性回路等体内环境有关，这也是ALS-iPSC-运动神经元作为病理模型的一个固有的缺陷。

至于瑞替加滨是否可在临床上用于ALS治疗，我本人并不看好。首先，ALS运动神经元的超兴奋性仅仅是导致运动神经元凋亡的可能因素之一，而它和细胞凋亡之间的关系也尚不清楚。其次，导致ALS运动神经元超兴奋性的主要原因是持续性钠流，这也是ALS延缓药物利鲁唑所靶向的调控位点；电压门控钾离子通道的贡献位居其次，因此无法期待仅对它的调控就可以非常有效地抑制运动神经元的超兴奋性。最终，运动神经元的超兴奋性可能只是ALS致病机理中偏下游的病理表型，而非最上游、最主要的触发机制，因此对它的调控也许只能起到有限的、延缓病情发展的作用。当然，瑞替加滨作为抗癫痫药已经在临床上使用了多年，其应用在其他神经退行性病变上的安全性是有所保障的。

瑞替加滨有关ALS的二期临床试验由葛兰素史克公司和哈佛大学医学院联合开展，已于2015年6月开始，并于2018年2月结束。该项临床试验虽然是以ALS患者为试验对象，但是试验的目的并非是检测和评估瑞替加滨治疗ALS的效果，而是研究瑞替加滨对ALS患者运动神经元兴奋性的作用。该项临床试验采取的主要检测方法是用经颅磁刺激技术检测上运动神经元的兴奋性，以及用神经轴突传导阈值示踪技术检测下运动神经元的兴奋性；并无ALS病情检测的常规内容（例如ALS病情指数、肌力和肺功能等指标），而是仅仅记录应试患者自述的肌肉痉挛情况。相关临床试验结果尚未发表。

用ALS-iPSC-运动神经元进行高通量小分子药物筛选和博舒替尼的发现

时隔5年后，日本京都大学的井上治久研究组再度出击，以携带SOD1基因突变的家族性ALS患者为出发点，诱导出iPSC系并进一步分化出运动神经元，并以ALS-iPSC-运动神经元的存活率为衡量标准，对现有的临床药物进行了高通量的筛选。在筛选的1416种药物中，有27种可以在体外提高ALS-iPSC-运动神经元的存活率，其中又有过半的药物靶向Src/c-Abl信号途径。敲低Src/c-Abl的表达，和使用Src/c-Abl抑制剂一样，可以延缓ALS运动神经元的凋亡。其中，Src/c-Abl抑制剂博舒替尼可以在ALS运动神经元中增强自体吞噬，减少突变的SOD1蛋白的错误折叠，对来源于多种基因型的家族性和散发性ALS患者的iPSC-运动神经元可在体外提高其存活率，并可在体内延长ALS小鼠的存活期，因此是治疗ALS的候选药物。

Src和c-Abl是在人体内广泛存在的、非受体性的酪氨酸激酶，其编码基因与病毒编码的致癌基因同源。Src的激活与细胞增殖、凋亡、侵染和血管生成相关，并参与肿瘤形成，因此成为了肿瘤治疗的靶标。c-Abl的融合蛋白具有致癌性，可导致慢性髓性白血病和急性淋巴细胞白血病，因此c-Abl的抑制剂已被开发成为治疗慢性髓性白血病的药物。Src/c-Abl还参与了多种神经退行性病变的致病过程，该项研究发现它们也参与了ALS的致病过程。

这项研究主要分为2大部分。第一部分主要是用ALS-iPSC-运动神经元建立ALS治疗药物的高通量筛选平台，并用该平台发现了博舒替尼。

1、作为对照的健康成人和携带SOD1L144FVX基因突变的家族性ALS患者的皮肤成纤维细胞或外周血单核细胞被诱导成iPSC系；ALS-iPSC系经CRISPR-Cas9基因编辑后，被校正为含有（正常的）野生型SOD1基因的近等基因系iPSC，并和来自健康成人的iPSC系一起作为对照。

2、上述iPSC系被分化成运动神经元，并成功表达了运动神经元的生物标志物；这些iPSC-运动神经元可与人类成肌细胞形成神经肌肉接点，并具有神经电生理活性。ALS-iPSC-运动神经元中含有突变的SOD1蛋白经错误折叠后形成的聚集体；和对照相比较，ALS-iPSC-运动神经元具有较低的细胞存活率，而其存活率的变化后面被用作筛选ALS治疗药物的主要指标。

3、高通量药物筛选的方案：将单细胞的iPSC放置在96孔板的培养孔中诱导分化，7天后可发育成运动神经元；此时在每个培养孔中相应加入候选的小分子药物后继续培养，在第二个7天后进行固定和微管蛋白免疫染色；之后利用IN 6000型细胞分析仪对存活的运动神经元进行自动化、高通量的图像捕捉和统计分析。已知可提高ALS-iPSC-运动神经元存活率的肯帕罗酮被用作候选小分子药物的正对照，载体溶剂DMSO被用作负对照。

尽管ALS患者的病情具有高度的异质性，ALS的细胞和分子表型以及致病机理的假说也多种多样，但是运动神经元的凋亡是所有ALS病例共同的病理特征。因此，使用ALS-iPSC-运动神经元的存活率作为药物筛选的评价指标是最为稳妥的思路。

4、待筛选的小分子药物文库包含有1416种化合物，均为目前临床上正在使用的、或正在进行临床试验的药物。经筛选，其中有27个化合物可以显著提高ALS-iPSC-运动神经元的存活率，而其中的14个化合物均靶向Src/c-Abl信号途径。最终，研究者聚焦在了博舒替尼，并着手进行下一步的深入研究，因为博舒替尼可以直接抑制Src/c-Abl，作用浓度低，具有剂量依赖性（效果随剂量的增加而逐渐提高），且没有细胞毒性。

第二部分主要是验证博舒替尼的作用，及用其治疗ALS的分子机理。

1、通过RNA干扰技术敲低ALS-iPSC-运动神经元中Src或c-Abl的表达后，ALS-iPSC-运动神经元的存活率上升，暗示着博舒替尼对Src/c-Abl的抑制可以延缓ALS运动神经元的凋亡。

2、ALS-iPSC-运动神经元在体外的细胞和分子病理表型、以及博舒替尼的相关作用如下：

A、西部印记实验和酶联免疫吸附测定结果显示，Src/c-Abl的磷酸化水平升高，博舒替尼可降低其磷酸化水平；

B、蛋白标志物检测结果显示，细胞的自体吞噬紊乱，博舒替尼可将其恢复到近正常水平；博舒替尼对ALS-iPSC-运动神经元的保护作用可被自体吞噬抑制剂所阻断，说明博舒替尼的保护作用可能与增加自体吞噬过程有关；

C、西部印记实验结果显示，突变SOD1蛋白的错误折叠增加，博舒替尼可降低错误折叠；

D、细胞内ATP含量降低，博舒替尼可提高细胞内ATP含量；与卡尔文循环和呼吸电子传递链相关的基因的表达量上升，博舒替尼可降低其表达量，说明它可以恢复细胞的能量平衡。

以上结果说明，ALS-iPSC-运动神经元在体外具有ALS的病理表型，并可被博舒替尼逆转。

3、上述试验结果都是基于携带SOD1L144FVX基因突变的家族性ALS患者来源的iPSC-运动神经元。研究者又测试了2种不同SOD1基因突变、3种不同TDP-43基因突变、3种不同C9orf72基因突变和3名散发性ALS患者的iPSC系。测试结果显示，博舒替尼可以延长所有这些iPSC-运动神经元的体外存活时间，并且减少它们因蛋白错误折叠而产生的聚集体。以上结果说明，博舒替尼延长运动神经元体外存活时间的作用对家族性和散发性ALS患者具有普遍性。

4、上述试验结果都来自博舒替尼对ALS-iPSC-运动神经元的体外实验。Src/c-Abl抑制剂的体内试验结果显示，当博舒替尼通过腹腔内注射进入ALS小鼠体内后，轻微延缓了小鼠的ALS发病时间约10.8天，并延长了小鼠的存活期约7.8天。博舒替尼在ALS小鼠体内降低了Src/c-Abl的活性、减少了脊髓内突变的SOD1蛋白的错误折叠、并增加了运动神经元的存活数量。以上结果说明，在体内博舒替尼对Src/c-Abl的抑制延缓了ALS运动神经元的退行性病变。

该项研究成果于2017年发表在《科学》杂志子刊《科学-转化医学》上，是利用ALS-iPSC-运动神经元对ALS治疗药物进行高通量筛选的经典案例。2019年3月28日，日本放送协会（NHK）报道了日本京都大学井上治久研究组宣布开始进行博舒替尼治疗ALS的临床试验。该临床试验将在京都大学附属医院等4家医疗机构开展，募集最多24名应试患者；这些应试患者将首先连续12周服用该药，以确认药物的安全性。到目前（2019年4月21日）为止，该项临床试验尚未在美国FDA登记。

用治疗慢性髓性白血病的临床药物博舒替尼治疗ALS至少有2个优势：首先，既然博舒替尼已经在临床上获得应用，说明其用药安全性是有保障的；另外，博舒替尼是用提高ALS运动神经元的体外存活率作为指标筛选出来的，该指标直指ALS最基础、最核心的病理表型——运动神经元的凋亡；由此可见，博舒替尼治疗ALS的作用机理能够切中要害，而不像瑞替加滨，首先针对的是降低运动神经元的超兴奋性。至于博舒替尼最终是否可在临床上用于治疗ALS，还要看其临床试验的疗效结果。

在最初筛选出的Src/c-Abl抑制剂中，博舒替尼在体外的效果并非最好，但是它具有剂量依赖性，并且可以直接抑制Src/c-Abl，因此最终被研究者选出。博舒替尼在ALS小鼠模型（SOD1G93A）中的体内实验也是战绩平平，也因此研究者在论文中认为临床转化博舒替尼时机尚不成熟，但这和它对ALS-iPSC-运动神经元（SOD1G93A）的体外实验的结果一致。博舒替尼能够缓解线粒体逆境胁迫的病理表型也不具有普遍性：在家族性ALS患者中，该表型只存在于携带SOD1和C9orf72基因突变的患者中，而不存在于携带TDB-43和FUS基因突变的患者中。然而，博舒替尼对来源自C9orf72基因突变的家族性ALS患者和散发性ALS患者的iPSC-运动神经元的体外实验战绩不俗，说明博舒替尼在治疗ALS时潜在的应用范围可能还比较广泛。

利用iPSC筛选ALS治疗药物的其他研究

以上详细介绍了3项有关利用iPSC筛选ALS治疗药物的研究，第一项是该领域的开创性工作，另外两项也都筛选出了进入临床试验的药物。利用iPSC筛选ALS治疗药物还有其他很多项研究，下面按时间顺序简要介绍一下这些研究的成果。

1、2013年，《细胞-干细胞》，美国哈佛大学

筛选用的运动神经元来自健康小鼠和ALS小鼠（过表达人类SOD1G93A突变基因）的胚胎干细胞系——没错！这里没有使用人类ALS患者的iPSC系。通过在细胞培养中戒断营养因子的供应来诱导运动神经元凋亡，再加入候选药物，观察其能否延长运动神经元的生存。筛选过程在384孔板上以高通量、全自动的方式进行；以具有抗细胞凋亡作用的蛋白合成抑制剂放线菌酮为正对照，共筛选了约5000个化合物和生物活性物质，结果发现神经保护因子、具有抗细胞凋亡作用的蛋白或DNA合成抑制剂、基质金属蛋白酶抑制剂、钙蛋白酶抑制剂、大麻素受体激活剂、靶向钙离子通道的神经递质受体配基和包括肯帕罗酮在内的激酶抑制剂等可延长运动神经元的生存。

肯帕罗酮还能够减少突变的SOD1蛋白的聚集，但不改变运动神经元轴突和突触的形态和神经电生理功能。尽管在筛选过程中使用的是小鼠胚胎干细胞来源的运动神经元，但是在验证过程中使用了携带SOD1和TDP-43基因突变的家族性ALS患者来源的iPSC-运动神经元，并且发现肯帕罗酮可以延长后者的生存。

2、2013年，《分子和细胞神经科学》，美国iPierian公司

ALS-iPSC-运动神经元来自8名家族性和16名散发性ALS患者，并被精细分化为上-和下-运动神经元；当与星形胶质细胞共培养时，可较快产生神经电生理特性。早期研究结果显示，在全部散发性ALS患者和非SOD1基因突变的家族性ALS患者的运动神经元内都发现了TDP-43聚集体，说明该病理表型具普遍性，并出现在其他神经退行性病变中。在本项研究中，研究者在3名散发性ALS患者的ALS-iPSC-运动神经元中也发现了TDP-43聚集体：这些聚集体位于细胞核内，被高度磷酸化但未被泛素化；这些病理表型与其中1名患者的尸检结果一致。

由此，研究者以TDP-43核内聚集体为筛选指标，观察候选药物能否抑制TDP-43聚集体的产生。筛选过程在384孔板上以高通量、全自动的方式进行，共筛选了1757个化合物，结果发现4大类的38个化合物可减少TDP-43核内聚集体：CDK激酶抑制剂（肯帕罗酮同类）、JNK激酶抑制剂、雷公藤甲素和FDA批准临床使用的强心苷（地高辛、毛花苷C和原海葱苷A）。强心苷是钠/钾泵抑制剂，能够改变钙离子流、提高细胞内ATP含量，而且具有神经保护作用、能够抑制SOD1聚集体的产生、以及防止多聚谷氨酸诱导的细胞死亡。

六核苷酸GGGGCC重复在C9orf72基因的非编码区（启动子或内含子等）的扩增导致了45%的家族性ALS和10%的散发性ALS的发生，并与阿尔茨海默病和帕金森症等其他神经退行性病变的发生相关。然而，该重复的扩增是C9orf72基因的功能缺失性突变还是功能获得性突变尚无定论。对来自4名携带C9orf72基因突变的家族性ALS患者的ALS-iPSC-运动神经元进行研究发现，该基因的表达量并未下降，敲低其表达量后对细胞也无毒害作用；然而六核苷酸重复的转录却上升了，并形成可能改变RNA代谢的RNA聚集体，同时。靶向C9orf72基因的反义RNA可以抑制RNA聚集体的形成，并逆转基因表达谱的改变，进一步证明了六核苷酸GGGGCC重复的扩增是该基因的功能获得性突变。

反义RNA目前主要作为一种负向遗传学手段应用于对基因的功能研究，研究者也未调查该反义RNA对ALS运动神经元病理表型的作用。不同于小分子药物，反义RNA用于人类疾病治疗的技术尚不成熟。因此对于ALS而言，该反义RNA对基础研究的意义远大于临床治疗。

4、2013年，《神经元》，美国约翰霍普金斯大学

对来自4名携带C9orf72基因突变的家族性ALS患者的ALS-iPSC-运动神经元进行研究发现：六核苷酸GGGGCC重复在细胞核内形成RNA聚集体；运动神经元的基因表达谱发生改变；能够与六核苷酸GGGGCC重复相互作用的RNA结合蛋白ADARB2数量减少；ALS-iPSC-运动神经元对谷氨酸介导的神经兴奋毒性的敏感度上升100倍。这些病理表型与ALS患者的尸检结果一致。接着，研究者构建了250多种与C9orf72基因不同区段的序列互补的反义RNA，且从中筛选出不减少C9orf72基因的表达量、但可以与六核苷酸重复序列相结合并解除其与RNA结合蛋白相互作用的反义RNA。这些反义RNA可以在体外逆转ALS-iPSC-运动神经元的上述病理表型，包括可以提高其受到谷氨酸胁迫时的存活率。

该项研究同样证明了六核苷酸GGGGCC重复的扩增是C9orf72基因的功能获得性突变，即获得了RNA毒性。尽管这些反义RNA在体外可以延长ALS运动神经元的生存，但是鉴于反义RNA用于人类疾病（尤其是中枢神经系统的疾病）治疗的技术尚不成熟，因此对于ALS而言，这些反义RNA对基础研究的意义远大于临床治疗。

5、2015年，《自然》，美国约翰霍普金斯大学

在果蝇中，仅仅六核苷酸GGGGCC重复本身就能引发运动神经元的退行性病变；细胞核质运输的调节因子RanGAP是其抑制子，可以抑制六核苷酸重复的神经毒性，而增强入核运输也可起到同样的作用。在携带C9orf72基因突变的家族性ALS患者的ALS-iPSC-运动神经元中，六核苷酸重复可以与人类的RanGAP同源蛋白相结合并破坏后者的功能，使核蛋白无法从细胞质向细胞核内运输，而靶向六核苷酸重复的反义RNA则可以恢复正常的入核运输。在果蝇中，卟啉化合物TMPyP4可以解除六核苷酸重复和RanGAP之间的结合，从而恢复正常的入核运输；核输出蛋白1抑制剂KPT-276在抑制出核运输的同时，也可补偿入核运输的缺陷。TMPyP4和KPT-276都可以抑制六核苷酸重复引发的运动神经元退行性病变。

TMPyP4和KPT-276并未在ALS-iPSC-运动神经元中进行测试，而反义RNA也未在ALS-iPSC-运动神经元中测试其对存活率的影响。这3者在该项研究中的作用，还主要是针对理论验证，证明六核苷酸GGGGCC重复通过对细胞核质运输的抑制来引发运动神经元退行性病变。

6、2015年，《自然-通信》，美国威斯康辛大学

针对当前将人类多能干细胞分化成运动神经元时效率低和纯度差等问题，张素春研究组改进了方法，通过化学小分子调控多条信号途径，最终在28天内可将人类胚胎干细胞分化成为大量的、高纯度（>90%）的、功能完好的成熟运动神经元；该方法也适用于人类iPSC。在ALS中受损伤的脊髓运动神经元位于脊髓前角，并将轴突伸向肌肉细胞以指挥其运动，轴突变短是ALS的病理表型。研究者用荧光素酶标记轴突，以轴突长度的变化作为表型指标就可以高通量、全自动地筛选ALS治疗药物。利用新的运动神经元分化方法，先导性验证试验发现肯帕罗酮和EphA抑制剂可以促进ALS-iPSC-运动神经元轴突的生长，但是利鲁唑则不行。

携带SOD1D90A基因突变的星形胶质细胞能够抑制ALS-iPSC-运动神经元轴突的生长，经基因校正后的野生型SOD1近等基因系来源的星形胶质细胞则不会。试验结果显示，肯帕罗酮、EphA抑制剂和利鲁唑都不能解除SOD1D90A星形胶质细胞对ALS-iPSC-运动神经元轴突生长的抑制。该项研究除了建立用人类iPSC分化出运动神经元的新方法外，还验证了以运动神经元轴突长度为表型指标建立高通量、全自动的筛选平台用以发现ALS治疗药物的可行性

7、2017年，《自然-通信》，比利时VIB脑科学和疾病研究中心

ALS通常由患者肢体的远端起病；由于控制肢体远端肌肉的运动神经元具有更长的轴突，因此有假说认为轴突运输缺陷导致了ALS。携带FUS基因突变的家族性ALS患者的皮肤成纤维细胞被诱导成iPSC；ALS-iPSC经CRISPR-Cas9基因编辑后被校正为含有野生型FUS基因的近等基因系iPSC，并和来自健康成人的iPSC一起作为对照。ALS-iPSC-运动神经元在体外具有典型的FUS蛋白亚细胞定位错误、低兴奋性和轴突运输缺陷。

移动性的线粒体或内质网囊泡经染色标记后进行成像和分析，用以定量测定其沿轴突运输的数量：在ALS-iPSC-运动神经元中的数量显著降低，说明轴突运输存在缺陷。组蛋白去乙酰酶HDAC6具有微管蛋白去乙酰活性，Tubastatin A和ACY-738可特异性地抑制该活性。在ALS-iPSC-运动神经元中，2个HDAC6抑制剂可以减少微管蛋白的乙酰化，并恢复正常的轴突运输。尽管Tubastatin A和ACY-738可以通过抑制HDAC6来逆转ALS运动神经元轴突运输缺陷的病理表型，但是2个抑制剂至今并未进入临床试验。

8、2018年，日本庆应义塾大学，盐酸罗匹尼罗

2018年12月3日，日本共同社报道了日本庆应义塾大学冈野荣之研究组宣布开始进行盐酸罗匹尼罗治疗ALS的I/IIa期临床试验，用以评估其安全性和疗效。该研究组利用iPSC技术筛选了1232种目前临床上正在使用的药物，并从中发现目前用于治疗帕金森症的药物盐酸罗匹尼罗能够在体外改善ALS-iPSC-运动神经元的病理表型，包括神经轴突缩短、线粒体功能障碍、蛋白质异常聚集、氧化应激加剧和细胞凋亡增加等。

在该项研究中，iPSC来源自ALS患者的外周血细胞；在筛选获得治疗ALS的候选药物中，盐酸罗匹尼罗可通过血脑屏障并具有较小的副作用，而且不仅对（除SOD1基因突变外的）家族性ALS患者、对大约70%的散发性ALS患者也可能有效。相比较利鲁唑和依达拉奉，预计盐酸罗匹尼罗有其2~3倍的疗效，即延长ALS患者的存活期可达半年。

将有20名应试ALS患者（20~80岁，发病不超过5年，ALS病情指数在24分以上，肺功能在70%以上，住所距离医院较近，可疑、可能或确定的轻度ALS患者：基本可以做家务和工作、或能独立进行日常生活）参加该项临床试验，并将服用盐酸罗匹尼罗片剂半年。继京都大学和庆应义塾大学分别针对骨骼疑难病症和听力障碍后，这是日本国内第三例利用iPSC技术筛选出的药物进行的临床试验，也是全球首例针对ALS的iPSC发现新药的临床试验。

盐酸罗匹尼罗是英国葛兰素史克公司根据多巴胺结构研发的多巴胺受体激动剂，并作为治疗帕金森症的药物于1996年通过审批。不仅是II型多巴胺受体激动剂，盐酸罗匹尼罗还在动物模型中显示出抗氧化作用、促进产生神经营养因子及促进神经干细胞繁殖等神经保护作用，因此可望延缓ALS患者病情的发展，但不会使ALS停止发展、病情逆转或被治愈。早先的研究结果显示，可转化为多巴胺的多巴丝肼对ALS无效。

冈野荣之研究组并未发表其ALS-iPSC-运动神经元的筛选平台，也未发表盐酸罗匹尼罗治疗ALS的验证试验。以上信息主要来自新闻报道。该项临床试验也未在美国FDA登记。因此，本文未能就此项研究做详细介绍。

利用iPSC筛选治疗ALS药物的总结

早期的ALS治疗药物的筛选和临床前试验，都是以过表达人类SOD1突变基因的小鼠或大鼠为病理模型展开的。尽管携带SOD1基因突变的家族性ALS患者仅占ALS患者总数的1~2%，也就是说其发病率只有千万分之1~2，但是由于该致病突变发现较早，又有动物模型，因此在相当长的时间里被广泛应用在ALS的基础研究和药物筛选中。

和ALS动物模型相比较，ALS-iPSC-运动神经元具有以下优势：

B、来自真实的ALS患者，包括那些在遗传学上尚未发现致病基因的散发性ALS患者；

C、可以将ALS的病灶——运动神经元从复杂的生理结构中剥离出来，单独进行研究；

D、在细胞和分子水平上可重现生理和解剖水平上的病理表型，并以此进行表型筛选；

E、体积小、纯度高、同步性好、重复性好、可以大量扩增，适合高通量的药物筛选。

不难想象，以ALS-iPSC-运动神经元为筛选平台及验证模型，将成为今后ALS治疗药物发现和临床前试验的“标配”，也将在ALS的基础研究和生物标志物发现中发挥重要作用。

最后总结一下，利用iPSC筛选治疗ALS药物的重点在以下4方面：

家族性ALS患者的来源具有以下3个优势：

A、致病的基因突变明确；

B、细胞和分子表型清晰；

C、相关的研究结果丰富。

因此，目前仍是用于ALS治疗药物筛选的首选。

家族性ALS患者的来源在具体使用上具有以下2方面的趋势：

A、同时使用多种家族性ALS的遗传背景，包括SOD1、C9orf72、TDP-43和FUS等基因突变，同时使用同一基因突变的多个患者来源，以及同时使用一个患者来源的多个iPSC系；

B、通过CRISPR-Cas9基因编辑技术，将ALS-iPSC中的突变型基因校正为野生型基因，制备近等基因系iPSC，并和来自健康成人的iPSC一起作为对照。

散发性ALS占90~95%的患病比例，也是用iPSC技术筛选ALS治疗药物最大的优势之一。至少在药效验证阶段，应该使用多个散发性ALS患者的来源，以确保候选药物的广谱性。

2、ALS-iPSC-运动神经元用于药物筛选的病理表型

A、运动神经元死亡是最具有普遍性和代表性的病理表型，其鉴定方法也相对简单。当然，运动神经元死亡也分为发育中的自然凋亡、去掉营养因子后诱发的死亡、以及添加胁迫因子后诱发的死亡等不同的方式。考虑到ALS实际发病具有迟发性（患者在出生后的数十年后方才起病），以及运动神经元实际上在体内处于被神经胶质细胞支持等更加复杂的生理环境中，因此运动神经元在体外短期内的死亡过程也未必能如实还原在体内对应的病理表型，而找到更接近运动神经元在体内衰老过程的体外诱导方法也是目前该领域亟待解决的一个问题。

B、比较具有普遍性的病理表型还包括TDP-43聚集体的产生和运动神经元兴奋性的变化等。而细胞骨架结构异常、细胞核质运输缺陷、线粒体功能异常、内质网胁迫、RNA代谢异常和聚集体的产生、轴突长度变短和轴突运输缺陷等病理表型可能只与个别ALS遗传背景相关，因此上述研究中但凡使用了这些病理表型进行的药物筛选，选出的小分子化合物可能对ALS患者并不具有普遍的适用性。

C、ALS-iPSC-运动神经元用于药物筛选的病理表型，无疑是决定筛选成功与否的最重要的因素。其间，各种病理表型在筛选成本上也存在较大的差异；使用多种表型指标可以提高筛选的准确性，但也会显著地增加筛选的成本。在筛选阶段使用细胞存活率外加一个普遍性、特异性的病理表型指标，在验证阶段则综合使用多个病理表型进行筛查，可以在控制成本的前提下提高ALS治疗药物筛选的成功率。

3、ALS-iPSC-运动神经元用于药物筛选的试验平台

A、常用的96孔板或384孔板系统，不仅可用于运动神经元的培养，而且可与一般的小分子化合物文库对接，还适合高通量、全自动的移液和图像采集。

B、利用共聚焦显微镜进行荧光成像是最通用、也是最简单的成像方式，因此对ALS-iPSC-运动神经元病理表型的指标鉴定和定量测量应尽量使用这个技术。图像信号通常来自自发荧光（例如GFP或RFP）、荧光染色（例如荧光免疫杂交）或荧光显色（例如荧光素酶反应）。相反，对运动神经元进行高通量的神经电生理测定就需要相对复杂的仪器设备（例如多电极芯片），尽管神经电生理测定是对成熟运动神经元的功能最准确、最标准的检测和评估方法。

C、iPSC除了具有人类真实的ALS遗传背景外，另一个不容遗弃的优势就是多能性。iPSC不仅可以分化成运动神经元，还可以分化成具有相同基因型的神经胶质细胞；将两者共培养，可以在体外为运动神经元提供一个更接近体内真实生理环境的发育条件，而在该条件下对运动神经元进行的药物筛选也将获得更加准确的结果。

4、药物筛选使用的小分子化合物文库

由于本文综述的几项研究或者主要着眼于基础理论的发现，或者对ALS治疗药物的筛选平台进行概念验证，因此这几项研究或者仅用了少数几个特异性的抑制剂，或者仅筛选了体量较小的化合物文库。如果筛选的化合物文库是目前临床上正在使用的药物，那么从中发现的候选的ALS治疗药物的作用机理已经比较明确，也利于在细胞和分子表型上进行实验验证；同时，其用药安全性也是有保障的，加之可以走孤儿药登记的绿色通道，一旦有效其市场化的进程将会是非常快捷的。

对于筛选超大体量的小分子化合物文库，则应等待ALS致病机理取得突破性进展后再行展开——对引发疾病的最上游、最主要的代谢或信号途径进行大规模的抑制剂筛选才最有效。鉴于ALS是非常罕见的疾病，其治疗药物的市场容量很小，届时希望能有富有社会责任感、富有人文关怀精神的大型制药企业站出来承担这项成本高昂的筛选工作。

2016年，全球ALS药物的市场体量约为5300万美元；预计到2021年，全球ALS药物及疗法的市值将增至4.68~8.40亿美元之间，并将节省出更多的健康护理费用——仅在美国，2017年的ALS的患者看护费用就高达60亿美元。可见，新的ALS治疗药物市场前景广阔，又有孤儿药资格的绿色通道助力，更是ALS患者期待已久的福音。

早先ALS治疗药物的筛选是建立在ALS动物模型的试验基础上，而当用于ALS患者身上时，或是因为意想不到的毒副作用，或是因为疗效不佳，致使在过去10年里进行的80多项临床试验几乎全军覆没。利用iPSC筛选治疗ALS药物是革命性的技术，必将改写该领域的格局，并加速更安全、更高效的ALS治疗药物的发现。

ALS-iPSC-运动神经元还可以帮助研究者更快地解密ALS的核心致病机理，而只有靶向ALS致病的最上游、最主要的代谢或信号途径开发治疗药物，才是最根本、最有效的。可是谁又知道呢？不管黑猫白猫，能抓到耗子就是好猫。不过对于已经患病的ALS患者，想要减缓病情的发展或者停止病情的发展，可以靠小分子药物；但是想要逆转病情的发展或者根本上治愈，最终还要依靠干细胞治疗技术——而后者，也将是iPSC可以大显身手的战场。

再次感谢Christian给我们带来的干细胞治疗ALS的信息，希望常在。

　　本文转自：中国数字科技馆

　　查尔斯·达尔文（Charles Darwin）与儿子弗朗西斯（Francis）合写了一本书，名为《植物的运动本领》（The Power of Movement in Plants），书中他们首次将根端确定为植物的指挥中心。与我们依照地球引力场的方向相反，达尔文提出，根端代表植物或树木的前认知极(anterior cognitive pole），而芽(shoot）端代表后极。按照这种观点，根端只寻找有利于生长的土壤环境，而芽端则发育为用于繁殖的性器官。

　　在高度极化的大脑皮层（cortex）和树木之间可以进行另一种有启发性的比较。锥体细胞(pyramidal cell）高度分叉的树突(dendrites）顶端延伸至大脑皮层(cortical sheet），同时轴突(axon）部分穿过下方的白质(white matter）。要解释为什么树木、神经系统或单个神经元将资源集中在自身的某些区域中，并同外部环境发展出独特且多样的联络，我们需要确定这些联络所倚赖的化学信号和物理推动力。

　　在最新一期特刊中，