Patient-derived干细胞能改善帕金森病的药物研究
个性化医疗研究人员采取了一步对帕金森病,通过调查疾病的迹象patient-derived细胞,检测细胞如何应对药物治疗。这项研究是由美国国立卫生研究院资助的。
研究人员收集患者的皮肤细胞基因遗传形式的帕金森和重组这些细胞向神经元。他们发现神经元来自不同类型的帕金森患者常见的痛苦和脆弱的迹象——特别是,称为线粒体异常细胞的能量工厂。同时,对不同治疗依赖于细胞的反应类型的帕金森病人。
结果发表在《科学转化医学》。
“这些发现表明新的帕金森病临床试验的机会,在细胞重编程技术可以用来识别病人最有可能响应特定的干预,”玛格丽特·萨瑟兰说,博士,国家卫生研究院的项目主管国家神经疾病和中风研究所(研究所)。
财团的研究人员进行的研究主要从研究所资助。该财团由Ole Isacson,医学博士博士,麦克莱恩医院和哈佛医学院的神经学教授在波士顿。
研究所财团的第一个目标是将病人的皮肤细胞在诱导多能干细胞(iPS)细胞,这是成年细胞已经像胚胎干细胞重新编程。财团的研究人员然后使用生长条件和这种分子诱导这些iPS细胞变成神经元,包括死于帕金森病的类型。
帕金森病影响的大脑区域,包括一个马达控制的大脑区域称为黑质。那里,它破坏了产生多巴胺的神经元。这些神经元的缺失可导致无意识的颤抖,放缓动作,肌肉僵硬和其他症状。药物可以帮助控制症状,但没有减缓或阻止疾病的治疗。
大多数情况下帕金森的零星的,也就是说,病因不明。然而,基因扮演一个重要的角色。有17个地区基因组与常见的变化影响患帕金森病的风险。研究人员还发现了9个基因,突变时,可以导致疾病。
Isacson博士和他的合作者“诱导多能性”细胞来自五人与帕金森病的基因形式。通过专注于基因的情况下,而不是零星的情况下,他们希望他们能有更好的机会看到模式在治疗疾病过程和反应。三个个体的基因发生了突变LRRK2,和另外两个兄弟姐妹PINK1基因突变。研究人员还“诱导多能性”细胞来自两个兄弟姐妹的家庭成员没有帕金森或任何已知的突变有关。
因为之前的研究表明,帕金森病涉及线粒体功能的分解,研究人员寻找patient-derived神经元线粒体受损的迹象。线粒体将氧气和葡萄糖转化为细胞能量。研究人员发现,耗氧率低病人体内基因LRRK2细胞突变,和更高的与PINK1突变细胞。在PINK1基因突变细胞,研究人员还发现易受氧化应激增加,一个破坏性的过程,在理论上可以抵消抗氧化剂。
接下来,研究人员测试如果神经元来自患者和健康志愿者容易受到各种各样的毒素,包括一些目标线粒体。从健康人相比,神经元,神经元patient-derived更有可能成为受损或死亡后暴露在线粒体毒素。Patient-derived神经元也受到更大的伤害比Patient-derived皮肤细胞的毒素。
接下来,研究人员试图拯救toxin-exposed细胞在各种药物治疗帕金森病动物模型,包括抗氧化剂辅酶Q10和免疫抑制剂雷帕霉素。体内基因LRRK2 patient-derived神经元——他们是否携带或PINK1基因突变——有利的反应的辅酶Q10。但是,雷帕霉素patient-derived神经元响应的差异;体内基因LRRK2药物帮助阻止神经元损伤和突变,但没有保护神经元PINK1基因突变。
这些结果暗示“诱导多能性”细胞技术可以用来帮助定义子组的病人进行临床试验。迄今为止,介入试验为帕金森病并没有专注于特定的组或形式的疾病的患者,因为很少有线索调查指向个性化的治疗。尽管目前的研究集中在遗传形式的帕金森,iPS细胞技术可以用来定义疾病机制和最有前途的零星的帕金森的治疗方法。
帕金森病研究所iPS细胞研究财团是三个这样的财团资助的研究所之一。财团之一是专注于发展“诱导多能性”细胞研究亨廷顿氏舞蹈症,和另一个专注于肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)和额颞叶痴呆。
亨廷顿氏舞蹈症财团最近报道成功推导的iPS细胞和神经元iPS-generated病人。细胞早期和后来出现疾病患者表现出严重的生理缺陷,新陈代谢,细胞和细胞生存能力,而从健康的志愿者。这些结果被报道在6月28日的细胞的干细胞。领导的财团由莱斯利·汤普森博士,教授在加州大学精神病学和人类行为学,欧文。
皮肤细胞,诱导多能干细胞财团开发的可用于学术和工业研究人员通过研究所人类细胞系库柯瑞尔研究所。迄今为止研究所库分布全世界超过200细胞系。
帕金森病iPS细胞研究财团资助的赠款和合同主要由研究所(NS070276 NS078338)。三种疾病联盟是始于2009年的超过1100万美元的研究所资助,由复苏法案。财团的资金最近更新到2013年通过公私伙伴关系。未来的目标包括增加诱导多能干细胞的数量和所代表的各种突变,并给予一些行生物标记将使研究人员能够看到当细胞转换成特定的神经元类型。
研究所资助下一阶段与迈克尔·j·福克斯基金会合作,帕金森病基金会ALS协会,协会额颞叶退化,CHDI基金会美国亨廷顿氏舞蹈症学会,遗传性疾病基金会和加州再生医学研究所。
