一種新的基因療法將膠質細胞——大腦中豐富的支持細胞——轉化為神經(jīng)元,可以修復中風造成的損傷,顯著改善小鼠的運動功能。一篇描述使用NeuroD1基因的新療法的論文發(fā)表在《分子治療》雜志的在線版上。一旦進一步發(fā)展,這種基于NeuroD1的基因療法可能用于治療中風,中風是美國殘疾的主要原因,每年新增80萬中風患者。
賓夕法尼亞州立大學博士后研究的主要作者陳宇琛說:“目前,中風的治療時間窗口非常短,通常在中風后幾個小時內。“很多患者不能及時得到治療,因此不可逆的神經(jīng)元丟失往往會導致永久性殘疾。迫切需要開發(fā)一種新的治療方法來再生新的神經(jīng)元,恢復中風患者失去的大腦功能?!?
人腦大約有860億個神經(jīng)元。雖然輕微的中風是可以忍受的,但涉及數(shù)十億神經(jīng)元的中度中風會留下有害影響,而且不會自動恢復。
“因此,神經(jīng)再生領域尚未解決的關鍵問題是,我們如何在中風后再生患者大腦中數(shù)十億個新神經(jīng)元?“生物學教授、陳恩州立大學生命科學教授、研究團隊負責人陳功說?!贝竽X修復的最大障礙是神經(jīng)元無法自我再生。在過去的幾十年里,許多中風的臨床試驗都失敗了,主要是因為它們不能再生足夠的新神經(jīng)元來補充丟失的神經(jīng)元。"
陳宮和他的團隊開創(chuàng)了一種利用神經(jīng)膠質細胞再生功能神經(jīng)元的新方法,神經(jīng)膠質細胞是一組圍繞大腦中每個神經(jīng)元的細胞,為神經(jīng)元提供必要的支持。與神經(jīng)元不同,神經(jīng)膠質細胞可以自我分裂和再生,尤其是在腦損傷后。
陳功說:“我認為,將大腦中已經(jīng)存在的神經(jīng)膠質細胞轉化為新的神經(jīng)元,是補充丟失神經(jīng)元的最好方法?!斑@些神經(jīng)膠質細胞是大腦中死亡神經(jīng)元的鄰居,可能擁有相同的祖先細胞譜系?!?
陳宮的研究團隊此前報道,在阿爾茨海默病小鼠的大腦中,單一遺傳神經(jīng)因子NeuroD1可以直接將膠質細胞轉化為功能性神經(jīng)元,但產(chǎn)生的神經(jīng)元總數(shù)有限。研究小組認為,這種有限的再生是由于用于將神經(jīng)D1傳遞到大腦的逆轉錄病毒系統(tǒng)。在目前的研究中,研究小組使用了AAV病毒系統(tǒng),該系統(tǒng)現(xiàn)在是神經(jīng)系統(tǒng)基因治療的首選,并將NeuroD1遞送到中風小鼠的運動皮層。
許多神經(jīng)元在中風后死亡,但存活的膠質細胞可以在中風區(qū)域增殖并形成膠質瘢痕。AAV系統(tǒng)被設計成在形成這些疤痕的神經(jīng)膠質細胞中優(yōu)先表達NeuroD1,并直接將其轉化為神經(jīng)元。這種直接的膠質細胞轉化技術不僅增加了卒中區(qū)域神經(jīng)元的密度,而且顯著減少了卒中引起的腦組織丟失。
有趣的是,新轉化的神經(jīng)元表現(xiàn)出與中風后丟失的神經(jīng)元相似的特征。這表明局部神經(jīng)膠質譜系對轉化神經(jīng)元身份的潛在影響。
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