Astroglial支持细胞的大脑在唐氏综合症中发挥重要的作用
新的研究也表明常见抗生素可能帮助治疗基因缺陷
加州大学戴维斯分校医学院的研究人员和后来医院的儿童——加州北部发现了一群细胞在大脑中,他们说扮演着一个重要的角色在唐氏综合症的神经元发育异常。为研究开发一种新的模式后综合症用patient-derived干细胞,科学家们还发现,应用一种并不昂贵的抗生素的细胞似乎正确的许多异常细胞之间的相互作用和发展神经元。
发现,专注于支持细胞在大脑中称为astroglial细胞,今天在网上出现自然通讯。
“我们已经开发出一种人类细胞模型研究大脑发育在唐氏综合症,允许我们进行详细的生理研究和屏幕可能的新疗法,”邓Wenbin说,生物化学和分子医学副教授,这项研究的首席研究员。“这个模型比传统的动物模型更真实,因为它来自患者自身的细胞。”
唐氏综合症是最常见的染色体造成轻度至中度智障人士在美国,它发生在每691活产。发展当一个人有三个21染色体的复制,而不是正常的两个。在小鼠模型传统上被用于研究遗传疾病,邓说动物模型是不够的,因为人类的大脑更为复杂,和大部分的复杂性源自星形神经胶质细胞,星形细胞,发挥重要作用在大脑的物理结构以及神经冲动的传导。
“尽管神经元被视为我们的思维细胞、星形神经胶质的一个极其重要的支持作用,”邓说。“Astroglial功能越来越被认为是大脑中的神经功能障碍的一个关键因素,这是第一个研究显示它的重要性在唐氏综合症。”
创建一个独特的人类细胞模型
探讨星形神经胶质在唐氏综合症的作用,研究小组把唐氏综合症患者的皮肤细胞,转化成干细胞,这被称为诱导多能干细胞(iPSC)。细胞具有相同的基因组成捐赠者和成长为不同的细胞类型的能力。邓小平和他的同事们接下来诱导干细胞发展成独立的纯astroglial细胞和神经元的数量。这使他们能够系统地分析星形神经胶质所表达的因素,然后研究其对神经元的影响发展。
他们发现,一个特定的蛋白质,称为S100B astroglial细胞明显增加,从唐氏综合症患者与健康对照组进行比较。公布的S100B astroglial细胞促进有害astroglial激活(astrogliosis)和神经元造成不利影响,导致它们死亡增加利率或在多个功能失调的方式发展。
研究人员获得的进一步证据的重要作用astroglial细胞植入唐氏综合症的皮肤细胞astroglial细胞来自唐氏综合症患者到老鼠。这些老鼠那么发达唐氏综合症的神经病理表型,而患有唐氏综合症的小鼠植入神经细胞没有。
神经保护作用的抗生素
研究小组还筛选候选药物使用“disease-in-a-dish”模型。当他们管理二甲胺四环素,四环素抗生素消炎通常用于治疗细菌感染,痤疮和关节炎——许多astroglial异常细胞被纠正,有更多的健康相比,星形神经胶质和神经元之间的相互作用来控制细胞没有缺陷。
“诱导多能干细胞技术的出现创造了令人兴奋的新方法模型神经发育和神经退行性疾病发病机制的研究和药物筛选,”David快乐,说的神经学与儿科教授和这项研究的共同作者。“使用这种技术,研究首次发现astroglial细胞唐氏综合症的重要作用以及找到一种有前景的途径探索如何药物如二甲胺四环素可能提供一个有效的方法来帮助治疗。”
快乐,谁是研究主管Shriner儿童医院的加州北部也指导小儿再生医学研究所指出,出现了巨大的研究兴趣的使用二甲胺四环素对中枢神经系统的疾病,因为越来越多的证据表明对其神经保护作用。与许多药物,二甲胺四环素可以从血液进入大脑,这样它可以作用于astroglial细胞。药物从来没有测试作为唐氏综合症的治疗,快乐和邓警告称,其安全性和有效性的临床试验需要在患有唐氏综合症。
目前,邓小平的实验室使用来自人体的干细胞进行额外的临床前研究从唐氏综合症患者和小鼠模型来确定是否可以提高细胞和行为异常与二甲胺四环素疗法和其他候选药物。
“我们发现的异常发生在唐氏综合症的早期阶段,”邓说。“虽然更多的研究是必要的,这是令人兴奋的考虑,药理干预这些细胞过程可能有助于减缓甚至阻止疾病进展。”
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出版
陈,彭江,Haipeng雪,苏珊娜·e·彼得森,Ha t . Tran安娜·e·麦肯法力m . Parast Shenglan Li David e .快乐,路易丝·c·劳伦珍妮·f·劳瑞,刘英,Wenbin邓。星形神经胶质在唐氏综合征中的作用揭示了patient-derived人为多能干细胞。自然通讯,2014年7月18日出版。doi: 10.1038 / ncomms5430
