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研究人员发现大脑中的一组细胞在唐氏综合症中

2019-05-10 13:07:48 医药科技132℃

  研究人员发现大脑中的一组细胞在唐氏综合症中起重要作用

  2014年7月21日

  来自加州北加州大学戴维斯分校医学院和Shriners儿童医院的研究人员已经确定了大脑中的一组细胞,他们认为这些细胞在唐氏综合症的异常神经元发育中起着重要作用。在开发了一种使用源自患者的干细胞研究该综合征的新模型后,科学家们还发现,向细胞应用廉价的抗生素似乎可以纠正细胞与发育中神经元之间相互作用的许多异常。

  该研究的重点是大脑支持细胞称为星形胶质细胞,今天在“自然通讯”杂志上发表。

  “我们开发了一种用于研究唐氏综合症大脑发育的人类细胞模型,该模型允许我们进行详细的生理学研究并筛选可能的新疗法”。生物化学与分子医学副教授,该研究的首席研究员邓文斌说。 “这种模型比传统的动物模型更真实,因为它来自患者自己的细胞。”

  唐氏综合症是美国轻度至中度智力障碍最常见的染色体原因,每691例活产婴儿中就有一例。当一个人有21个染色体的三个拷贝而不是正常的两个拷贝时,它就会发展。虽然小鼠模型传统上一直被用于研究遗传疾病,但邓说动物模型是不充分的,因为人类大脑更复杂,而且大部分复杂性来自星形细胞,星形细胞在星形细胞中发挥重要作用。大脑的物理结构以及神经冲动的传递。

  “尽管神经元被认为是我们的思维细胞,但是星形胶质细胞具有极其重要的支持作用,”邓说。 “星形胶质细胞功能越来越被认为是大脑神经元功能障碍的关键因素,这是第一项显示其在唐氏综合症中的重要性的研究。”

  创建一个独特的人体细胞模型

  为了研究星形胶质细胞在唐氏综合症中的作用,该研究小组从患有唐氏综合症的个体中取出皮肤细胞,并将其转化为干细胞,称为诱导多能干细胞(iPSC)。细胞具有与供体相同的基因组成和生长成不同细胞类型的能力。邓和他的同事接下来诱导干细胞发育成单独的星形胶质细胞和神经元的纯种群。这使他们能够系统地分析星形胶质细胞表达的因子,然后研究它们对神经元发育的影响。

  他们发现,与健康对照者相比,患有唐氏综合症患者的星形胶质细胞中某种蛋白质(称为S100B)显着增加。由星形胶质细胞释放的S100B促进有害的星形胶质细胞激活(星形胶质细胞增生)并对神经元产生不利影响,导致它们以增加的速率死亡或以多种功能失调的方式发展。

  相关故事研究人员创建了大脑自身免疫系统的新地图研究人员报告了治疗侵袭性脑肿瘤的进展情况锻炼为老年男性提供了比女性更好的脑促进作用研究人员通过植入皮肤细胞获得了星形胶质细胞在唐氏综合症中的关键作用的进一步证据衍生出来自唐氏综合症患者的星形胶质细胞进入小鼠。然后这些小鼠发展出唐氏综合征的神经病理学表型,而植入唐氏综合症神经元的小鼠则没有。

  抗生素的神经保护作用

  该研究小组还使用“疾病在盘子”模型筛选候选药物。当他们服用米诺环素 - 一种具有抗炎特性的四环素抗生素,通常用于治疗细菌感染,痤疮和关节炎 - 星形胶质细胞中的许多异常情况得到纠正,并且与对照细胞相比,星形胶质细胞和神经元之间存在更多健康的相互作用没有缺陷。

  “诱导性多能干细胞技术的出现创造了令人兴奋的新方法,用于模拟神经发育和神经变性疾病,用于研究发病机理和用于药物筛选,”神经学和儿科学教授,该研究的共同作者David Pleasure说。 “使用这项技术,该研究首次发现了星形胶质细胞在唐氏综合症中的关键作用,并确定了探索米诺环素等药物如何提供有效治疗方法的有希望的途径。”

  快乐是加利福尼亚州北部Shriner儿童医院的研究主任,也是儿科再生医学研究所的负责人,他指出,米诺环素在中枢神经系统疾病中的应用引起了相当大的研究兴趣,因为有越来越多的证据证明它具有神经保护作用。效果。

   与许多药物不同,米诺环素可以从血液进入大脑,从而可以作用于星形胶质细胞。该药物从未作为唐氏综合症的治疗方法进行过测试,Pleasure和Deng都警告说,其安全性和有效性将需要唐氏综合症患者的临床试验。

  目前,邓的实验室正在使用来自唐氏综合症患者和小鼠模型的人源干细胞进行额外的临床前研究,以确定米诺环素治疗和其他候选药物是否可以改善细胞和行为异常。

  “我们发现的异常发生在唐氏综合症的早期阶段,”邓说。 “虽然需要更多的研究,但令人兴奋的是,认为在这些细胞过程中的药理学干预可能有助于减缓或甚至预防疾病进展。”

  资料来源:加州大学戴维斯分校卫生系统

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