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将亨廷顿病人的皮肤细胞改变成脑细胞可以解释疾病

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-10-21浏览次数:1206

华盛顿大学圣路易斯医学院的科学家已将亨廷顿病患者的皮肤细胞转变为受该疾病影响的脑细胞类型。研究人员表示,由此产生的大量神经元可以作为研究退行性和最终致命性神经系统疾病的新工具。

该研究于2月5日发表在Journal Nature Neuroscience杂志上,该研究表明患者的神经细胞 - 直接从患者的皮肤细胞中转化 - 表现出该疾病的“症状”,包括DNA损伤,线粒体功能障碍和细胞死亡。纠正这些重编程神经元中的错误基因可以防止亨廷顿氏病特异性细胞死亡,这是一种遗传性疾病,可导致认知能力下降和不自主的肌肉运动。症状通常发生在30至50岁之间的疾病患者中,随着时间的推移会逐渐恶化。平均而言,患者出现症状后约20年。

“这是一种强有力的工具,用于调查特定脑细胞中与疾病相关的突变的原因,这些突变会生病并最终随着时间的推移而死亡,”发展生物学高级作者兼助理教授Andrew S. Yoo博士说。 “从理论上讲,我们可以对所有年龄段患者的皮肤细胞进行重新编程,以模拟疾病进展,包括在症状出现之前。如果有药物或化合物可以帮助这些患者,我们可以先在这个系统中测试它们。”

亨廷顿氏病和其他遗传性脑病具有挑战性,因为很难从活着的患者身上获得神经元样本。为了寻找下一个最好的东西,科学家们找到了一种将皮肤细胞转化为脑细胞的方法。

皮肤细胞很容易从患者身上采集,并与脑细胞共享相同的遗传蓝图和致病突变。研究人员,包括第一作者和博士后研究员Matheus Victor博士,开始研究模仿成年患者的神经元,以模仿亨廷顿病的发病和进展。他们通过他们开发的直接转换方法实现了这一目标。

该方法允许皮肤细胞在重编程为神经元时绕过干细胞阶段。发育时钟通过干细胞阶段重置为胚胎状态,消除了疾病的年龄相关影响。但Yoo及其同事表示,直接重编程的神经元可以保留他们的年龄和与成人亨廷顿氏病相关的问题。

在直接重编程中,研究人员将成人皮肤细胞暴露于特定信号分子的混合物中。科学家们发现,这些细胞可以直接将健康的皮肤细胞转化为称为中度刺激神经元的脑细胞。无需中间步骤。这种信号混合物重新包装DNA,折叠皮肤细胞的指令并展开神经元的指令。在该方法中,所得到的重编程的中型多刺神经元保留了患者的实际年龄以及该疾病的年龄相关症状。

虽然其他神经元细胞类型受到影响,但中等大小的多刺神经元会受到亨廷顿氏病引起的损害。导致该疾病的遗传错误导致关键蛋白Huntingtin变形并且不能正常运作。结果,有缺陷的蛋白质积累并最终通过一些未知事件杀死细胞。由于神经元死亡可以在直接重编程的患者神经元中复制,Yoo说新技术提供了一种研究潜在疗法的方法 - 包括目前正在临床试验中测试的那些 - 如何保存中等大小的多刺神经元没有死亡细节。

Yoo和他的同事们专注于了解这种疾病如何导致细胞死亡的细节,并确定了另一种重要的蛋白质。这种叫做SP9的蛋白质对于正常的中型多刺神经元非常重要,但之前并没有与亨廷顿氏病有关。研究人员发现,来自亨廷顿病患者的转化培养基多刺神经元的SP9显着降低。他们进行了一项实验,他们将SP9返回病变细胞,发现将这种蛋白质返回病变神经元可将细胞死亡率降低至与健康对照细胞相似的水平。

“我们希望了解疾病进展的原因,”Yoo说。 “大多数神经退行性疾病随着时间的推移而恶化,因此这种建模方法可能适用于其他疾病。该技术使我们能够在疾病进展的不同时间捕获疾病的特征。这是对正在发生的事情的理解。找到东西并阻止疾病是非常重要的。“