治愈帕金森病曙光初现 我国科学家成功实现神经元“二次发育”

2020年04月09日09:17  来源:人民网-科技频道
 

人民网北京4月9日电(赵竹青)神经元也许是人体最重要却也最“脆弱”的一类细胞了,一旦老化或受损,就再也无法恢复功能。近日,记者从中国科学院获悉,我国科学家利用基因编辑方法成功实现了视神经节细胞的再生,并且让永久失明的小鼠恢复视力,打破了某些神经元“不可再生”的神话。

上亿人期待的曙光初现

渐冻症、阿尔兹海默症、帕金森症……面对这些可怕的神经退行性疾病,人类几乎束手无策。据统计,目前,全球大约有1亿多的人正在遭受不同类型的神经退行性疾病困扰。

由于神经元的不可再生性,这类疾病尚无根治方法。而且随着全球老龄化的加剧,患者将会越来越多。

在这些常见的神经退行性疾病中,有两类比较特别——视神经节细胞死亡导致的永久性失明,以及多巴胺神经元死亡导致的帕金森疾病。

视神经节细胞是连接眼睛和大脑的神经元,一旦死亡就会导致永久性失明。研究发现,很多眼疾都可以导致视神经节细胞的死亡,急性的如缺血性视网膜病,慢性的如青光眼。据统计,仅青光眼致盲的人数在全球就超过一千万人。

而帕金森疾病,则是一种常见的老年神经退行性疾病。它的发生是由于脑内黑质区域中一种叫做多巴胺神经元的死亡,而无法在大脑中运送多巴胺这种重要的神经递质。目前,全球患有此病超过1000万人。

“它们都是由于某种特殊类型的神经元死亡导致。”中科院脑智卓越中心研究员杨辉告诉记者,如何在成体中再生出这两种特异类型的神经元,一直是全世界众多科学家努力的方向。

“基因治疗”让小鼠重见光明

我国科学家针对这两类特殊的神经元,发明了一种基因编辑的方法,能够“诱导”神经元的近亲——神经胶质细胞,通过“二次发育”变为神经元细胞。利用这种方法,他们让失明的实验小鼠重见光明。

该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室杨辉研究组完成。杨辉研究员和博士后周海波作为共同通讯作者指导了该项研究。4月8日晚,《细胞》期刊在线发表了相关研究论文。

具体来说,科学团队是运用了最新开发的基因编辑技术——RNA靶向CRISPR系统CasRx,首次在成体中实现了视神经节细胞的再生,恢复了永久性视力损伤模型小鼠的视力。

在该研究中,研究人员首先在体外细胞系中设计了这一系统。然后,他们在小鼠身上进行了实验。

杨辉研究员介绍了实验的具体操作过程:“所有元件以双质粒系统的形式被包装在AAV(腺相关病毒)中并且通过视网膜下注射,特异性地在成年小鼠的穆勒胶质细胞中下调Ptbp1基因的表达。”

大约一个月后,令人惊喜的结果出现了。研究人员在小鼠视网膜视神经节细胞层发现了由穆勒胶质细胞转分化而来的视神经节细胞,并且这些细胞可以像正常的神经元那样对光刺激产生相应的电信号。

这也就是说,经过“基因治疗”后,这些失明的实验小鼠奇迹般地“复明”了。

一个“优雅且令人振奋”的例子

随后,研究人员为进一步发掘这一方法的治疗潜能,又做了另外一项实验,成功将帕金森模型小鼠的运动障碍逆转到接近正常小鼠的水平。

换句话说,该研究同时也证明了这项技术可以非常高效且特异地将纹状体内的星形胶质细胞转分化成多巴胺神经元,基本消除了帕金森疾病的症状。

“失明小鼠”和“帕金森小鼠”实验的双双成功,令人信服地展示了基因编辑方法治疗神经退行性疾病的广阔前景。

“如何利用RNA靶向CRISPR系统来达到治疗的目的,这项研究给出了一个优雅和令人振奋的例子。”《细胞》期刊在审稿意见中表示,通过把脑内已经存在的前体细胞直接转分化为能够整合以及延展轴突的神经元,“这个概念极其有价值”。

审稿意见还指出,以往的研究都集中在利用RNA靶向CRISPR系统来直接降低遗传病模型中有害的突变转录本,而这项研究却利用这些工具在体内进行治疗性的细胞命运转分化,展现了一个全新的视角,而且可以得到广泛的应用。

“这是一项令人振奋的成果。”中科院脑智卓越中心学术主任蒲慕明院士在谈及这项研究时说,“虽然科学家们在实验室里取得了重要进展,但是要将研究成果真正应用于人类疾病的治疗,还有很多工作要做。”

杨辉表示,下一步,还需要先在灵长类动物中进行实验,然后才有可能进入到人类的临床研究。

人类的视神经节细胞能否再生?帕金森患者是否能通过该方法被治愈?这些问题,还有待全世界的科研工作者共同努力去寻找答案。

(责编:赵竹青、吕骞)