揭示帕金森病患者神经细胞衰老相关机制
中外学者采用干细胞技术
本报北京讯 记者白毅报道 中国科学院生物物理研究所刘光慧研究组同美国Salk研究所等合作，首次结合多能干细胞和基因组靶向修饰技术，揭示了帕金森病患者神经干细胞随着衰老过程会发生退行性病变。这一研究成果为诊断、预防与治疗帕金森病提供了新的潜在靶点。研究成果近日在线发表在国际顶尖学术期刊《自然》(《Nature》)上。
帕金森病(PD)是一种在老龄群体中高发的中枢神经系统退行性疾病，其临床症状包括静止性震颤和姿势步态异常等，并可能引发心血管疾病和糖尿病等多种并发症。目前认为，帕金森病是由于中枢黑质纹状体区多巴胺神经元功能衰退和数目减少，导致兴奋性神经递质多巴胺分泌不足所致。然而，对于帕金森病患者神经细胞退行性病变的原因和发病机理尚不明确，但衰老无疑是其重要诱因之一。揭示帕金森病的分子机理，探索衰老因素在其发生发展中的作用，并寻找有效的分子靶标将极大地促进该病的早期诊断、预防与发病后的干预治疗。
研究人员首先向携带帕金森病致病基因LRRK2(G2019S)突变的患者皮肤细胞中导入3个“多能性因子”，从而在体外获得疾病特异的诱导多能干细胞(iPS细胞)。这些iPS细胞在实验室中进一步定向分化为目前无法从患者颅内直接获取的功能性神经干细胞及多巴胺神经元。通过对这些神经细胞的细致研究，刘光慧等发现，LRRK2(G2019S)突变的神经干细胞表现出一系列与“衰老”相关的退行性表型，如对细胞内泛素化蛋白聚集诱导的凋亡更加敏感；以及随着体外培养时间的延长，其克隆式生长及向神经元定向分化等“干性”特征逐渐消失等。有趣的是，随着体外传代次数的增加，携带基因突变的神经干细胞表现出明显的核膜异常，如核纤层蛋白组成和核膜结构的改变。
为了验证这些新型病理特征与帕金森病致病基因LRRK2突变之间的分子联系，研究人员通过HDAdV介导的基因打靶技术，原位矫正了患者干细胞中的LRRK2(G2019S)突变。结果表明，矫正后的神经干细胞消除了帕金森病相关的疾病表型。相反，利用打靶技术在正常人胚胎干细胞中定向敲入LRRK2(G2019S)突变，即体外人工创造出帕金森病胚胎干细胞，则导致疾病相关表型的出现。更为重要的是，通过对临床帕金森病患者死后脑组织的海马区(人神经干细胞所在部位)进行分析，可见该区神经源性细胞存在广泛的核膜异常，这与帕金森病iPS细胞定向分化得到的神经干细胞模型观察结果相一致。研究人员进一步发现，LRRK2激酶特异性抑制剂可以在体外改善帕金森病神经干细胞的异常表型。
该研究首次揭示了核膜异常以及脑内神经干细胞渐进性功能衰退在帕金森病发生发展中的作用，不仅为帕金森病患者认知功能衰退等中枢神经系统症状提供了一定的解释，并且提示了将来有可能在临床上利用小分子抑制剂药物或靶向基因修复患者神经前体细胞来治疗帕金森病。国际著名帕金森病研究专家Mark Cookson博士高度评价该研究，称之为“在帕金森病研究领域开辟了一个崭新的大方向”。, 百拇医药
本报北京讯 记者白毅报道 中国科学院生物物理研究所刘光慧研究组同美国Salk研究所等合作，首次结合多能干细胞和基因组靶向修饰技术，揭示了帕金森病患者神经干细胞随着衰老过程会发生退行性病变。这一研究成果为诊断、预防与治疗帕金森病提供了新的潜在靶点。研究成果近日在线发表在国际顶尖学术期刊《自然》(《Nature》)上。
帕金森病(PD)是一种在老龄群体中高发的中枢神经系统退行性疾病，其临床症状包括静止性震颤和姿势步态异常等，并可能引发心血管疾病和糖尿病等多种并发症。目前认为，帕金森病是由于中枢黑质纹状体区多巴胺神经元功能衰退和数目减少，导致兴奋性神经递质多巴胺分泌不足所致。然而，对于帕金森病患者神经细胞退行性病变的原因和发病机理尚不明确，但衰老无疑是其重要诱因之一。揭示帕金森病的分子机理，探索衰老因素在其发生发展中的作用，并寻找有效的分子靶标将极大地促进该病的早期诊断、预防与发病后的干预治疗。
研究人员首先向携带帕金森病致病基因LRRK2(G2019S)突变的患者皮肤细胞中导入3个“多能性因子”，从而在体外获得疾病特异的诱导多能干细胞(iPS细胞)。这些iPS细胞在实验室中进一步定向分化为目前无法从患者颅内直接获取的功能性神经干细胞及多巴胺神经元。通过对这些神经细胞的细致研究，刘光慧等发现，LRRK2(G2019S)突变的神经干细胞表现出一系列与“衰老”相关的退行性表型，如对细胞内泛素化蛋白聚集诱导的凋亡更加敏感；以及随着体外培养时间的延长，其克隆式生长及向神经元定向分化等“干性”特征逐渐消失等。有趣的是，随着体外传代次数的增加，携带基因突变的神经干细胞表现出明显的核膜异常，如核纤层蛋白组成和核膜结构的改变。
为了验证这些新型病理特征与帕金森病致病基因LRRK2突变之间的分子联系，研究人员通过HDAdV介导的基因打靶技术，原位矫正了患者干细胞中的LRRK2(G2019S)突变。结果表明，矫正后的神经干细胞消除了帕金森病相关的疾病表型。相反，利用打靶技术在正常人胚胎干细胞中定向敲入LRRK2(G2019S)突变，即体外人工创造出帕金森病胚胎干细胞，则导致疾病相关表型的出现。更为重要的是，通过对临床帕金森病患者死后脑组织的海马区(人神经干细胞所在部位)进行分析，可见该区神经源性细胞存在广泛的核膜异常，这与帕金森病iPS细胞定向分化得到的神经干细胞模型观察结果相一致。研究人员进一步发现，LRRK2激酶特异性抑制剂可以在体外改善帕金森病神经干细胞的异常表型。
该研究首次揭示了核膜异常以及脑内神经干细胞渐进性功能衰退在帕金森病发生发展中的作用，不仅为帕金森病患者认知功能衰退等中枢神经系统症状提供了一定的解释，并且提示了将来有可能在临床上利用小分子抑制剂药物或靶向基因修复患者神经前体细胞来治疗帕金森病。国际著名帕金森病研究专家Mark Cookson博士高度评价该研究，称之为“在帕金森病研究领域开辟了一个崭新的大方向”。, 百拇医药