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科学家利用两种大脑模型研究证明唐氏综合征治疗关键靶点

发布日期:2019-07-26 09:49    来源:安徽省科技厅    阅读:次   字体:[] [] []

根据罗格斯大学的一项研究,在唐氏综合征胎儿出生前锁定一个关键基因,将可能通过逆转异常的胚胎大脑发育从而改善出生后的认知功能。该论文于6月6日发表在Cell Stem Cell杂志上。

利用可以转化为大脑中其它细胞的干细胞,研究人员开发了两种实验模型——一种活的3D“类器官”(Organoid)大脑模型和一种植入人体细胞的小鼠脑模型——用于研究与唐氏综合征相关的早期大脑发育。该研究的重点是人类21号染色体基因OLIG2。

“我们的研究结果表明,OLIG2基因可能是一种优秀的产前治疗靶点,能够逆转胚胎大脑的异常发育,重新平衡大脑中的两种神经元 ——兴奋性和抑制性神经元,健康的平衡至关重要,并且能改善产后的认知功能。”罗格斯大学细胞生物学和神经科学系助理教授Peng Jiang说。

通常,婴儿出生时有46条染色体,但患有唐氏综合征的婴儿有21号染色体的额外副本,这会改变婴儿身体和大脑的发育方式,导致对身心都有影响。根据美国疾病预防控制中心的数据,唐氏综合征是美国最常见的染色体病征,每700名婴儿中就有一人患病,每年约有6,000名患儿出生。

研究人员获得了从唐氏综合征患者收集的皮肤细胞,并将这些细胞基因重组为人类诱导性多能干细胞(hiPSCs)。根据美国国立卫生研究院,这种特殊细胞类似于胚胎干细胞,可以在早期生长和生长过程中发育成许多不同类型的细胞,包括脑细胞,是药物开发和疾病模型的有用工具。

利用干细胞衍生的人脑细胞和21号染色体的额外副本,科学家们开发了3D人脑类器官模型,类似于早期发育的人类大脑。他们还开发了小鼠脑模型,在小鼠出生后一天内将干细胞衍生的人脑细胞植入小鼠大脑。他们发现使大脑功能平稳的抑制性神经元在两种模型中都过量产生,导致成年小鼠的记忆受损。他们还发现OLIG2基因在这些效应中起关键作用,并且抑制改善。

该人脑类器官和小鼠脑模型的组合可用于研究其他神经发育障碍,例如自闭症谱系障碍,也可以帮助科学家更好地了解阿尔茨海默病的机制(唐氏综合征患者常发生早发性阿尔茨海默病)。

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