干细胞有望治疗亨廷顿舞蹈症
密切关注金丝雀如何学习新歌,帮助科学家开辟了研究亨廷顿舞蹈症的新途径。亨廷顿舞蹈症是一种致命的疾病,目前还没有治愈方法,甚至没有减缓疾病的治疗方法。
在9月20日发表在《临床研究杂志》上的一篇论文中,罗切斯特大学医学中心的科学家们展示了干细胞疗法有朝一日可能被用于治疗这种疾病。
该团队使用基因疗法来指导受某种亨廷顿舞蹈症影响的小鼠大脑中内源性干细胞的发育。与没有接受治疗的小鼠相比,接受治疗的小鼠明显活得更长,更健康,有更多新的可存活的脑细胞。
虽然现在预测这种治疗是否对人类有效还为时过早,但它确实为对抗亨廷顿舞蹈症提供了一种新方法,该研究的主要作者、神经学家史蒂文·戈德曼医学博士说。
导致这种疾病的缺陷基因已经为人所知十多年了,但这些知识还没有转化为对患者更好的护理。
戈德曼说:“目前对于患有这种完全毁灭性疾病的患者来说,没有太多的治疗方法。”戈德曼正处于开发新技术的前沿,试图将干细胞疗法带到患者的床边。
“虽然干细胞的前景被广泛讨论用于许多疾病,但实际上,像亨廷顿舞蹈症这样的疾病——大脑特定区域的一种非常特定的脑细胞是脆弱的——最有可能从干细胞疗法中受益。”
这篇最新论文的主要作者是该大学的研究助理教授Abdellatif Benraiss博士和前博士后助理Sung-Rae Cho博士,目前在韩国延世大学工作。
最新的研究结果源于高盛20多年前在洛克菲勒大学(Rockefeller University)读研究生时所做的研究。在基础神经科学研究中,戈德曼正在调查金丝雀如何学习新歌,他发现金丝雀每次学习新歌时,都会产生新的脑细胞,称为神经元。
他1983年发表的博士论文是关于神经发生的第一篇报告,即在成人大脑中产生新的脑细胞,这为大脑中有干细胞可以作为新细胞来源的可能性打开了大门。
这一发现为戈德曼带来了职业生涯,他创造了分离干细胞的方法。这些技术使高盛的研究小组能够发现分子信号,这些信号有助于确定细胞的具体类型,并重新创造这些信号来指导细胞的发育。本莱斯与高盛在亨廷顿舞蹈症项目上密切合作了10多年。
“让金丝雀学会新歌的脑细胞类型与亨廷顿舞蹈症患者死亡的细胞类型相同,”神经学、神经外科和儿科学教授、细胞与基因治疗部门负责人戈德曼说。
“一旦我们弄清楚了控制这些脑细胞发育的分子信号,下一个合乎逻辑的步骤就是尝试在亨廷顿舞蹈症中触发它们的再生。”
亨廷顿舞蹈症是一种遗传性疾病,在美国约有3万人患有这种疾病。有缺陷的基因会导致被称为中棘神经元的重要脑细胞死亡,导致不自主运动、协调问题、认知困难、抑郁和易怒。
这种疾病通常发生在30多岁或40多岁的中青年;目前没有办法减缓这种致命疾病的发展。
干细胞提供了一个替代几乎所有疾病中失去的神经元的潜在库,但首先科学家必须了解影响它们发育的广泛分子信号。
干细胞的命运取决于大量的生化信号——在大脑中,干细胞可能会变成一个产生多巴胺的神经元,或者可能是一个中等刺状神经元,这些细胞分别被帕金森病和亨廷顿病破坏。
为了完成这项工作,戈德曼的团队建立了一种双重分子组合,作为生成新的中等多刺神经元的配方,以取代那些在患病小鼠中已经有缺陷的神经元。
研究小组使用一种被称为腺病毒的感冒病毒,将两种基因的额外副本携带到小鼠大脑的一个称为心室壁的区域,该区域是干细胞的家园。
这个区域恰好非常接近大脑中被称为新纹状体的区域,而新纹状体会受到亨廷顿舞蹈症的影响。
研究小组加入了一种名为Noggin的基因的额外副本,这种基因有助于阻止干细胞变成大脑中的另一种类型的细胞——星形胶质细胞。
他们还加入了额外的BDNF(脑源性神经营养因子)基因副本,该基因有助于干细胞变成神经元。基本上,干细胞浸泡在含有额外Noggin和BDNF的酿造液中,以指导它们发育成中等刺状神经元。
在患有严重亨廷顿舞蹈症的小鼠身上,结果非常显著。
这些小鼠的新纹状体中有数千个新形成的中等刺状神经元,相比之下,未接受治疗的小鼠没有新的神经元,而且新神经元像正常情况下的中等刺状神经元一样形成连接。
与未接受治疗的小鼠相比,这些小鼠的寿命延长了约17%,而且明显更健康、更活跃、更协调。
该实验的目的是测试科学家可以在生物体中产生新的中等刺状神经元,而这些神经元已经生病了。
既然这种能力已经得到证明,高盛正在研究如何延长改进的持续时间。最终,他希望对这种潜在的治疗方法进行评估。