美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校神經(jīng)科學(xué)家Su-Chun Zhang實(shí)驗(yàn)室利用人干細(xì)胞制造GABA能神經(jīng)元,。GABA能神經(jīng)元是一種腦細(xì)胞，如果它們發(fā)生退化,，則能夠?qū)е潞嗤㈩D舞蹈癥---這種疾病的典型特征就是病人運(yùn)動(dòng)感功能嚴(yán)重退化以及其他癥狀,。Zhang和他的同事們證實(shí)在亨廷頓舞蹈癥小鼠模式動(dòng)物中觀察到的嚴(yán)重性運(yùn)動(dòng)障礙能夠通過移植實(shí)驗(yàn)室制造的GABA能神經(jīng)元得到矯正,。圖片來自Su-Chun Zhang。
亨廷頓舞蹈癥(Huntington's disease)是一種遺傳性神經(jīng)退行性疾病,。它漸進(jìn)性地剝奪病人的肌肉協(xié)調(diào)和認(rèn)知能力,，到目前為止還沒有一種有效的治療方法，因而等同于一種慢性死刑,。
2012杭州干細(xì)胞春季 會(huì) 議
根據(jù)2012年3月16日發(fā)表在《細(xì)胞-干細(xì)胞》的一項(xiàng)新研究,，研究人員利用干細(xì)胞構(gòu)建出一種特殊類型的腦細(xì)胞，從而可能有助于恢復(fù)肌肉協(xié)調(diào)缺陷,，其中這種缺陷導(dǎo)致身體不受控制發(fā)生痙攣,，而這也是亨廷頓舞蹈癥的典型特征。
這項(xiàng)新研究表明患有類似亨廷頓舞蹈癥的小鼠能夠通過移植實(shí)驗(yàn)室制造的γ-氨基丁酸能神經(jīng)元(GABA neuron,，GABA能神經(jīng)元)來恢復(fù)它們的運(yùn)動(dòng)能力,。美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校神經(jīng)科學(xué)家和論文通訊作者Su-Chun Zhang說，“這確實(shí)是意料之外的”,。
Zhang非常善于利用人胚胎干細(xì)胞(ESC)或誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞(iPSC)制造不同類型腦細(xì)胞,。在這項(xiàng)新研究中，他的研究團(tuán)隊(duì)集中研究GABA能神經(jīng)元,。在亨廷頓舞蹈癥患者中,，這種神經(jīng)元發(fā)生退化，從而導(dǎo)致一種關(guān)鍵性神經(jīng)通路發(fā)生破壞并使得他們喪失運(yùn)動(dòng)功能,。Zhang解釋道,，GABA能神經(jīng)元產(chǎn)生一種關(guān)鍵性的神經(jīng)遞質(zhì)---這種化學(xué)物有助于支撐大腦中協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的通信網(wǎng)絡(luò)。
在實(shí)驗(yàn)室中,，來自威斯康星大學(xué)麥迪遜分校魏茲曼中心的Zhang和他的同事們知道如何利用人胚胎干細(xì)胞來制造大量GABA能神經(jīng)元,，而且他們也尋求在亨廷頓舞蹈癥小鼠模式動(dòng)物中測試這些神經(jīng)元。Zhang注意到,，這項(xiàng)研究的目標(biāo)只是想觀察一下這些細(xì)胞是否能夠安全地整合進(jìn)小鼠大腦,。令他們吃驚的是，這些細(xì)胞不僅能夠整合進(jìn)大腦,，而且也能夠投射到合適的靶標(biāo)并有效地重建大腦中遭到破壞的通信網(wǎng)絡(luò),，從而讓小鼠恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能。
Zhang解釋道,，這項(xiàng)研究的結(jié)果是令人吃驚的,，因?yàn)镚ABA能神經(jīng)元存在于大腦的基底核(basal ganglia)，而已知基底核在隨意運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)(voluntary motor coordination)中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用,。不過GABA能神經(jīng)元能夠通過釋放的神經(jīng)遞質(zhì)激活神經(jīng)通路而對(duì)位于遠(yuǎn)處的中腦細(xì)胞發(fā)揮影響,。
“這種神經(jīng)通路是運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)所必需的”，Zhang說,，“而且在亨廷頓舞蹈癥患者中,，它受到破壞,。GABA能神經(jīng)元通過這種通路在遠(yuǎn)處發(fā)揮它們的影響。它們作用的靶細(xì)胞距離較遠(yuǎn),。”
研究人員發(fā)現(xiàn)用于移植的細(xì)胞能夠有效地重建這種神經(jīng)通路,，這確實(shí)是他們意料之外的：“在這個(gè)領(lǐng)域的很多人覺得成功的細(xì)胞移植是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗枰亟ㄟ@種神經(jīng)通路,。但是我們證實(shí)GABA能神經(jīng)元能夠重建該通路,，并產(chǎn)生合適的神經(jīng)遞質(zhì)。”
這項(xiàng)新研究產(chǎn)生著重要影響,，不僅是因?yàn)檠芯咳藛T認(rèn)為可能有朝一日利用細(xì)胞治療來治療亨廷頓舞蹈癥,，而且是因?yàn)檫@項(xiàng)研究提示著成年人大腦可能比人們之前所認(rèn)為的更加具有可塑性。
Zhang注意到,，神經(jīng)科學(xué)家認(rèn)為成年人大腦比較穩(wěn)定,，而且不容易受治療的影響，其中這些治療尋求矯正亨廷頓舞蹈癥的根本病因,，即遭到破壞的神經(jīng)通路,。一個(gè)療法若要有效，它必須得到改造從而使得只有目標(biāo)細(xì)胞受到影響,。“大腦線路非常精確地連接在一起,，因此如果一個(gè)神經(jīng)元發(fā)生偏差的話，它可能導(dǎo)致混亂,。”
Zhang強(qiáng)調(diào)盡管這項(xiàng)新研究是大有希望的,，但是把小鼠模式動(dòng)物研究延伸至病人將需要花費(fèi)很多時(shí)間和大量努力。但是對(duì)于一種目前還沒有有效治療方法的疾病而言,，這項(xiàng)研究可能讓人們有望開發(fā)出治療亨廷頓舞蹈癥的方法。(生物谷：towersimper編譯)
doi:10.1016/j.stem.2012.01.021
PMC:
PMID:
Human Embryonic Stem Cell-Derived GABA Neurons Correct Locomotion Deficits in Quinolinic Acid-Lesioned Mice
Lixiang Ma, Baoyang Hu, Yan Liu, Scott Christopher Vermilyea, Huisheng Liu, Lu Gao, Yan Sun, Xiaoqing Zhang, Su-Chun Zhang
Degeneration of medium spiny GABA neurons in the basal ganglia underlies motor dysfunction in Huntington's disease (HD), which presently lacks effective therapy. In this study, we have successfully directed human embryonic stem cells (hESCs) to enriched populations of DARPP32-expressing forebrain GABA neurons. Transplantation of these human forebrain GABA neurons and their progenitors, but not spinal GABA cells, into the striatum of quinolinic acid-lesioned mice results in generation of large populations of DARPP32+ GABA neurons, which project to the substantia nigra as well as receiving glutamatergic and dopaminergic inputs, corresponding to correction of motor deficits. This finding raises hopes for cell therapy for HD.
