神经退行性疾病治疗曙光初现

新浪
2020-04-26

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新浪2020-04-26

人类的神经系统包含成百上千种不同类型的神经元,这些纷繁复杂的细胞极其重要且有个致命“弱点”:一般不会再生,即一旦死亡,就是永久性的。如何在体内安全再生出特异类型的神经元,用以治疗不同神经退行性疾病——这是全球众多科学家一直努力的方向。日前,顶级医学期刊《细胞》在线发表的一项最新科学研究让人们看到了新希望。

该研究利用最新基因编辑技术,由中科院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、上海脑科学与类脑研究中心等研究团队共同完成。他们首次在成体小鼠中成功实现视神经元再生,并恢复了永久性视力损伤模型小鼠的视力。这意味着小鼠的神经元也可再生了,该研究将为未来众多神经退行性疾病治疗提供一个新途径。

重要又脆弱的神经元

赤橙黄绿青蓝紫……我们能看到绚烂多彩的世界,是因为眼睛和大脑中存在一套完整的视觉通路,而连接眼睛和大脑的神经元就是视神经节细胞——其对外界不良刺激非常敏感。研究发现,缺血性视网膜病、青光眼等很多眼疾均可导致视神经节细胞死亡,造成永久性失明。

类似这样因为神经元死亡而产生的疾病被称为神经退行性疾病。据统计,目前全球大约有1亿多人正在遭受相关困扰。在常见的神经退行性疾病中,有两类比较特别:视神经节细胞死亡导致的永久性失明和多巴胺神经元死亡导致的帕金森病。随着全球老龄化的加剧,患者将会越来越多。

应对这类疾病,中科院院士蒲慕明介绍:一种是早期诊断,防止神经元加速死亡;一种是想方设法恢复死去的神经元;一种是细胞转分化,即适当调控某些基因,让一些细胞转职再“就业”,变成神经元细胞。

“正常的老化会伴随着一些神经元的正常死亡,但在神经退行性疾病患者那里,其神经元是加速死亡的。”蒲慕明说。

失明小鼠重见光明

向着科学的高峰努力攀登,2015年,中科院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员杨辉,将目光对准了神经元的“宗亲”——胶质细胞。这类细胞与神经元“本是同根生”,并且大脑中胶质细胞的数量是神经细胞的十倍以上,还能不断产生新的。“如果可以在神经元生病的地方将胶质细胞就地转化成神经节细胞,或许能为治疗帕金森病等神经系统顽疾增加一种选择。”

另辟蹊径,研究团队设计了一套基因编辑系统,然后将其应用于视神经节细胞死亡的小鼠。这些小鼠难以将来自眼睛的视觉信号传递给大脑,只能活在黑暗中。能否成功诱导小鼠的视网膜穆勒胶质细胞形成视神经节细胞?大约1个月后,喜讯传来:视神经节死亡的失明小鼠重新有了光感。

这意味着,由穆勒胶质细胞转分化而来的视神经节细胞可以像正常细胞那样对光刺激产生相应信号,还通过视神经与大脑中的正确脑区建立了功能性联系。换句话说,失明实验小鼠经过基因治疗可以重见光明了。

“转分化后的视神经细胞能让永久性视力损伤小鼠重建对光的敏感性。最明显的行为表现是,它们又喜欢往暗处跑了。”杨辉说。

一项令人振奋的成果

创新没有止境。为进一步发掘相关治疗潜能,研究团队很快又对患有帕金森病的小鼠开展了相关实验,同样取得了成功。

从神经科学角度来说,帕金森病本质上是人脑中某个区域的多巴胺神经元大量特异性死亡。这些负责传递运动信号的神经元,一旦死掉太多,来自大脑的运动指令便难以下达给机体,于是病人会出现各种运动障碍。

实验证明,这项基因编辑技术能非常高效且特异性地将星形胶质细胞转分化为多巴胺神经元,以弥补脑黑质中缺失的多巴胺神经元功能,从而将帕金森模型小鼠的运动障碍逆转到接近正常小鼠的水平。

需要指出的是,虽然科学家们在实验室里取得了重要进展,但要将研究成果真正应用于人类疾病的治疗,还有很多工作要做。人类的视神经节细胞能否再生?帕金森病患者是否能通过该方法被治愈?这些问题仍有待全球科研工作者共同努力寻找答案。

“这是一项令人振奋的成果,也是全球首次将基因编辑工具运用到永久性失明和帕金森病的治疗中。”杨辉透露,研究组将向临床研究再迈进一步。