長壽文章

基因療法有助於修復中風後的損傷

神經細胞
  • 神經膠質細胞是大腦支持細胞,可以透過基因療法轉化為神經元,從而修復小鼠模型中風後的損傷。

  • 這種基因療法利用neurod1基因,可能是治療中風的新方法,特別是對於無法立即接受中風治療的患者。

  • 再生流失的神經元是我們從中風中恢復的重要方法。

本文首次發表於賓州州立大學埃伯利科學學院新聞。

一種新的基因療法將神經膠質細胞(大腦中豐富的支持細胞)轉變為神經元,修復中風造成的損傷並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表在《分子療法》雜誌的網路版上。 一旦進一步開發,這種基於 NeuroD1 的基因療法有可能用於治療中風,中風是美國殘疾的主要原因,每年新增 80 萬名中風患者。

「目前中風治療的時間窗口很窄,通常是在中風發生後幾個小時內,」賓州州立大學博士後研究員、主要作者陳雨辰說。 「許多患者無法及時接受治療,往往會因不可逆的神經元損失而導致永久殘疾。 迫切需要開發一種新療法來再生新的神經元並恢復中風患者失去的大腦功能。

人腦約有 860 億個神經元。 雖然小型中風是可以忍受的,但涉及數十億神經元損失的中度中風會留下無法自發性恢復的有害影響。

“因此,神經再生領域仍未解決的關鍵問題是,我們如何才能在中風後患者的大腦中再生數十億個新神經元?” 賓州州立大學生物學教授、Verne M. Willaman 生命科學系主任、研究團隊負責人陳功說。 「大腦修復的最大障礙是神經元無法自我再生。 過去幾十年來,許多針對中風的臨床試驗都失敗了,很大程度上是因為它們都無法再生足夠的新神經元來補充丟失的神經元。

陳功和他的團隊開創了一種利用神經膠質細胞再生功能神經元的新方法,神經膠質細胞是大腦中每個神經元周圍的一組細胞,為神經元提供必要的支持。 與神經元不同,神經膠質細胞可以自我分裂和再生,尤其是在腦損傷後。

「我相信,將大腦中已經存在的神經膠質細胞轉變為新的神經元是補充失去的神經元的最佳方法,」陳功說。 “這些神經膠質細胞是大腦中死亡神經元的鄰居,並且很可能具有相同的祖先細胞譜系。”

陳功團隊先前報導,單一遺傳神經因子neurod1可以直接將阿茲海默症小鼠大腦內的膠質細胞轉化為功能性神經元,但產生的神經元總數有限。 研究小組認為,這種有限的再生是由於用於將 neurod1 輸送到大腦的逆轉錄病毒系統所造成的。 在目前的研究中,研究小組使用aav病毒系統(目前是神經系統基因治療的首選)將neurod1傳遞到患有中風的小鼠運動皮質。

許多神經元在中風後死亡,但倖存的神經膠質細胞可以增殖並在中風區域形成神經膠質疤痕。 aav 系統被設計為優先在形成這些疤痕的神經膠質細胞中表達 neurod1,將它們直接轉化為神經元細胞。 這種直接的膠質細胞到神經元的轉換技術不僅增加了中風區域的神經元密度,而且還顯著減少了中風引起的腦組織損失。

有趣的是,新轉化的神經元表現出與中風後失去的神經元相似的神經元特性。 這表明局部神經膠質譜系對轉換的神經元身份具有潛在影響。

「這項研究最令人興奮的發現是看到新轉化的神經元在激發重複動作電位並與其他先前存在的神經元形成突觸網絡方面功能齊全,」陳功說。 “它們還向正確的目標發出長距離軸突投射,促進運動功能恢復。”

波多黎各大學教授 gregory quirk 領導的另一項合作工作進一步在大鼠中風模型中測試了基於 neurod1 的基因療法。 quirk 及其同事也發現,這種直接膠質細胞到神經元的轉換技術可以挽救中風引起的認知功能缺陷。

「由於神經膠質細胞在大腦中無處不在,並且可以分裂自我再生,我們的研究提供了概念驗證,即大腦中的神經膠質細胞可以作為青春之泉,再生功能性新神經元,用於大腦修復,不僅可以中風以及許多其他導致神經元損失的神經系統疾病,」Yuchen Chen 說。 “我們的下一步是進一步測試這項技術,並最終將其轉化為臨床有效的療法,使全球數百萬患者受益。”

這項研究發表於 細胞 2019 年 9 月。



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