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在斯坦福大学医学院的一项研究中,科学家将干细胞移植到小鼠体内,发现阿尔茨海默病典型的大脑异常减少了。
小胶质细胞功能障碍会导致大脑的神经退行性变,恢复有缺陷的小胶质细胞功能可能是对抗阿尔茨海默病神经退行性变的一种方法。
斯坦福大学医学院的研究人员希望在小鼠身上进行的概念验证治疗——血液干细胞移植——可能会减少阿尔茨海默病的症状。
由医学博士、病理学教授、斯坦福干细胞生物学和再生医学研究所研究员Marius Wernig领导的科学家团队,将血液干细胞和祖细胞移植到小鼠体内,有效地替代了一种叫做小胶质细胞的神经细胞,这种细胞在患有这种疾病的小鼠身上是有缺陷的。
“这种细胞疗法在该领域是独一无二的,因为大多数研究人员都在努力寻找治疗阿尔茨海默病的药丸或注射剂,”Wernig说。
研究结果发表在8月份的《Cell Stem Cell》杂志上。该论文的第一作者是Wernig,第一作者是博士后Yongjin Yoo。
尽管对阿尔茨海默氏症进行了广泛的研究,但导致这种神经退行性疾病的原因及其发展方式尚不清楚。大多数治疗方法都集中在清除阿尔茨海默病患者大脑中发现的淀粉样斑块的堆积上,尽管目前还不清楚这些斑块是否仅仅是阿尔茨海默病的病理征兆,还是直接导致痴呆。
然而,非家族性阿尔茨海默病与小胶质细胞的各种突变之间存在明显的联系。非家族性阿尔茨海默病往往发生在生命的后期,并非源于遗传基因变异。小神经胶质细胞保护其他脑细胞免受入侵者的侵害,并起到清理小组的作用,清除积聚在大脑中的代谢垃圾。
科学家们观察到,小胶质细胞中的一些遗传变异与阿尔茨海默病的风险增加有很强的相关性。其中一种相关性涉及一种名为TREM2的基因,该基因在小胶质细胞如何检测和处理神经变性方面起着至关重要的作用。“TREM2的某些遗传变异是阿尔茨海默病最强的遗传风险因素之一,”Wernig说。“这些数据令人信服,小胶质细胞功能障碍会导致大脑神经退行性变,因此恢复有缺陷的小胶质细胞功能可能是对抗阿尔茨海默病神经退行性变的一种方法。”
在这项研究中,TREM2基因缺陷的小鼠接受了来自TREM2功能正常小鼠的造血干细胞和祖细胞移植。研究人员发现,移植的细胞重建了血液系统,其中一些细胞有效地融入了受体的大脑,变成了看起来和行为都像小胶质细胞的细胞。
Wernig说:“我们发现,大多数大脑原始的小胶质细胞被健康细胞所取代,这导致了正常TREM2活性的恢复。”
接下来,他们研究了恢复的TREM2活性是否足以改善TREM2缺陷小鼠的大脑健康。“事实上,在移植的小鼠中,我们看到淀粉样斑块沉积明显减少,通常在TREM2缺陷小鼠中看到,”Wernig说。他们还能够显示小胶质细胞功能的恢复和其他疾病标记物的减少,表明这一基因的功能恢复具有广泛的积极作用。
Wernig和他的同事说,他们可以移植经过改造的细胞,使其具有超强的TREM2活性,这可能会产生更大的效果。
然而,他们警告说,由移植细胞形成的小胶质细胞与小鼠大脑中的天然小胶质细胞略有不同。“这些差异可能在某种程度上有它们自己的有害影响,”Wernig说。“我们必须非常仔细地研究这个问题。”
此外,目前的方法如果用于人类治疗,将会有很高的风险,因为血液干细胞的移植需要接受者接受剧毒的化疗或放射治疗,以杀死天然的血液干细胞。然而,许多研究人员,包括干细胞生物学和再生医学研究所的一些研究人员,正在开发毒性较小的方法来预处理患者进行干细胞移植。这样一来,脑细胞疗法就可以利用这种改进的、更安全的移植方法。
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