研究人員在尋找一種可以恢復(fù)因中風(fēng)、腦損傷和阿爾茨海默氏癥(Alzheimer's disease)等疾病而失去的大腦功能的藥物方面向前邁出了一步。
賓夕法尼亞州立大學(xué)(Penn State University)的科學(xué)家們利用四種小分子的組合，將神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為具有功能的神經(jīng)元。
神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞可以支持和保護(hù)神經(jīng)元，神經(jīng)元是執(zhí)行大腦心理功能的細(xì)胞。
在一篇發(fā)表在《干細(xì)胞》(Stem Cell)雜志上的新研究論文中，研究人員描述了他們轉(zhuǎn)換的神經(jīng)元在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)中如何存活了7個(gè)多月。
新的神經(jīng)元也表現(xiàn)出像正常腦細(xì)胞一樣工作的能力。它們形成網(wǎng)絡(luò)，并利用電信號(hào)和化學(xué)信號(hào)相互通信。
神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞損傷后增殖
賓夕法尼亞州立大學(xué)生物學(xué)教授、資深研究作者龔辰解釋說，當(dāng)腦組織受損時(shí)，神經(jīng)元不會(huì)再生。
“相反，”他補(bǔ)充說，“神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞聚集在受損的腦組織周圍，在腦損傷后可以增殖?！?/p>
在他們的研究論文中，他和他的團(tuán)隊(duì)解釋了神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞如何形成疤痕來保護(hù)神經(jīng)元免受進(jìn)一步的傷害。
然而，由于它們的持續(xù)存在，膠質(zhì)瘢痕也阻礙了新生神經(jīng)元的生長和它們之間信號(hào)的傳遞。
該研究的作者指出，以前通過去除神經(jīng)膠質(zhì)瘢痕來恢復(fù)神經(jīng)元再生的嘗試“收效甚微”。
陳教授認(rèn)為，“恢復(fù)失去的神經(jīng)元功能的最佳方法”是在接近死亡神經(jīng)元的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中生成新的神經(jīng)元。
將星形膠質(zhì)細(xì)胞重新編程成神經(jīng)元
在之前的研究中，陳教授和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明，用九種小分子按一定順序?qū)⒁环N叫做星形膠質(zhì)細(xì)胞的膠質(zhì)細(xì)胞“用化學(xué)方法重新編程”成神經(jīng)元是可能的。然而，當(dāng)他們探索如何將這種方法從實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用到臨床時(shí)，他們意識(shí)到它太復(fù)雜了。
因此，這項(xiàng)新研究的目的是找到一種更小的分子組合，能夠以更直接的方式將星形膠質(zhì)細(xì)胞重新編碼成功能神經(jīng)元。
研究人員測試了數(shù)百種組合，直到他們發(fā)現(xiàn)了一種包含“四種核心藥物”的有效配方。
“通過使用四種分子，”第一項(xiàng)研究的作者、賓夕法尼亞州立大學(xué)生物學(xué)研究生陰九朝(音譯)解釋道，“它們調(diào)節(jié)了人類星形膠質(zhì)細(xì)胞的四種關(guān)鍵信號(hào)通路，我們可以有效地將人類星形膠質(zhì)細(xì)胞——多達(dá)70%——轉(zhuǎn)化為功能性神經(jīng)元?！?/p>
研究小組還測試了從配方中去掉四種分子中的一種的效果。然而，沒有一種三藥配方比四藥配方更有效。事實(shí)上，最好的三種藥物組合比四種藥物組合的療效低20%。
僅使用其中一種分子不足以將星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元。
基因療法的簡單替代品
陳教授和他的同事們研究再生神經(jīng)元已經(jīng)有一段時(shí)間了。在轉(zhuǎn)向化學(xué)重編程之前，他們曾試驗(yàn)過基因療法。
然而，他們得出的結(jié)論是，一種人均成本約為50萬美元的基因治療方法過于昂貴。此外，基因治療的實(shí)施需要復(fù)雜、先進(jìn)的技術(shù)和專業(yè)知識(shí)。
陳教授解釋說，這種化學(xué)編程方法的主要優(yōu)勢是“一種含有小分子的藥丸可以在世界各地廣泛分布，甚至可以在沒有先進(jìn)醫(yī)院系統(tǒng)的情況下到達(dá)農(nóng)村地區(qū)?！?/p>
此外，他和他的團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，將這四種藥物注射到成年老鼠體內(nèi)，可以增加海馬體中新腦細(xì)胞的生成。海馬體是大腦中負(fù)責(zé)記憶的區(qū)域。
未來還有很多工作要做
該研究的作者指出，這些發(fā)現(xiàn)只是朝著藥片的神經(jīng)元再生邁出了一步。在開發(fā)正確的配方方面仍有許多工作要做，特別是在小分子的“包裝和運(yùn)送”方面。
除了確認(rèn)它們的有效性，研究人員還需要研究這些藥物的副作用和安全性。
然而，他們有信心，他們的新四種藥物配方有一天將實(shí)現(xiàn)其作為一種直接治療那些因腦損傷、中風(fēng)和阿爾茨海默氏癥(Alzheimer’s disease)等神經(jīng)退行性疾病而喪失神經(jīng)功能的人的潛力。
“我的終極夢想是開發(fā)一種簡單的藥物輸送系統(tǒng)，就像藥片一樣，幫助世界各地的中風(fēng)和老年癡呆癥患者再生新的神經(jīng)元，恢復(fù)他們失去的學(xué)習(xí)和記憶能力?！?-龔辰教授
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