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酶家族的抑制具有神經保護作用並促進神經元生長

酶家族的抑制具有神經保護作用並促進神經元生長
  • 研究人員發現,抑制 GCK-IV 激酶家族的酵素可以保護神經元,並允許軸突再生(在神經細胞之間發送電脈衝的神經纖維)。

  • 當這些基因受到抑制時,視神經細胞可以存活並再生。

  • 先前的研究發現,抑制 DLK 酶可以保護神經退化性疾病模型中的神經元,但也會抑制軸突再生。 

這篇文章發佈在 eurekalert.org 上:

從青光眼到阿茲海默症,許多神經退化性疾病的特徵是軸突損傷,軸突是一種細長的突起,將電脈衝從一個神經細胞傳導到另一個神經細胞,促進細胞通訊。 軸突損傷通常會導致神經元損傷和細胞死亡。

研究人員知道,抑制一種名為雙亮氨酸拉鍊激酶 (DLK) 的酶似乎可以強有力地保護多種神經退化性疾病模型中的神經元,但 DLK 也會抑制軸突再生。 到目前為止,還沒有有效的方法來修改基因以提高神經元的長期存活並促進再生。

2020 年 12 月 14 日發表於 美國國家科學院院刊由加州大學聖地牙哥分校醫學院和加州大學聖地牙哥分校健康中心Shiley 眼科研究所的研究人員領導的多所大學團隊發現了另一個酵素家族,稱為生髮細胞激酶四激酶(GCK-IV 激酶),其抑制作用具有強大的神經保護作用,同時也允許軸突再生,使其成為治療某些神經退化性疾病的有吸引力的治療方法。

「我們基本上發現,有一組基因在受到抑制時,可以使視神經細胞存活和再生,」資深作者、希利維特比家庭眼科系眼科副教授德里克·韋爾斯比(Derek Welsbie)說。眼科研究所。

「在這項工作之前,該領域知道如何讓這些細胞存活,但不能再生。相反,有一些方法可以促進再生,但存活率相當有限。當然,對於視力恢復的成功策略,你兩者都需要,這是朝這個方向邁出的一步。”

研究人員首次利用人類幹細胞創建視網膜神經節細胞(RGC)後進行了一系列篩選。 RGC 是位於眼睛視網膜內表面附近的神經元。 它們從光感受器接收視覺訊息,並共同幫助將這些訊息傳遞到大腦。

第一個篩選涉及測試一組經過充分研究的化學物質,以評估它們提高 RGC 存活率的能力; 第二個衡量化學物質促進再生的能力。

「然後我們使用機器學習技術來理解為什麼某些化合物具有活性而另一些化合物則沒有活性,並且它識別了這些關鍵基因,」韋爾斯比說。

他說,這些基因改善 RGC 存活率的發現並不令人驚訝。 「然而,你可能會預測它們(如DLK)在被抑制時會阻止再生,而不是促進再生。這絕對是一個驚喜。它強調了使用高通量篩選的基於發現的科學的優勢之一:透過測試許多立即代理,我們可以找到識別被忽視的基因,這些基因可能被認為沒有發揮作用。”

Welsbie 和同事將他們的工作重點放在 RGC 上,因為他們對青光眼等視神經病變感興趣。 「大多數人只從『眼壓』的角度來考慮青光眼,」韋爾斯比說。 但眼壓只是問題的一部分。 從本質上講,青光眼是一種神經退化性疾病,其特徵是 RGC 及其軸突進行性喪失,導致視神經明顯的結構和功能損傷、視力障礙和失明。

美國疾病管制與預防中心估計有 300 萬美國人患有青光眼。 它是全球第二大失明原因。

韋爾斯比警告說,目前尚不清楚這些發現是否適用於其他神經元類型,但他指出這項工作表明了強大的治療可能性。

這項研究發表於 美國國家科學院院刊 2020 年 12 月。 



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