干细胞工程技术有助揭示帕金森疾病病因

南国知心

美国布法罗大学(University at Buffalo)研究人员可能在揭示帕金森疾病攻击人中枢系统的机制上迈出了比较重要的一步。

　　布法罗大学生理学家Jian Feng从患有某种特殊类型的帕金森疾病的病人和健康的对照实验对象中提取皮肤细胞，然后将它们转化为一种原始细胞类型---技术上讲就是“诱导性多功能干细胞(induced pluripotent stem cell, iPSCs)”。众所周知，这些iPSCs细胞能够被诱导产生几乎身体上任何类型的细胞。在这项研究中，他们将之转变为脑细胞。来自帕金森疾病患者的iPSCs产生的脑细胞含有一种突变形式的parkin基因。

　　正常情况下，研究来自活着的帕金森疾病患者的脑细胞几乎是不可能的。但是通过在实验室中产生这些脑细胞，科学家就能够避免侵入式脑部手术( invasive brain surgery)同时还能观察parkin基因突变干扰多巴胺行为和产生更多的自由基，从而破坏多巴胺神经元，而这也就导致帕金森疾病产生。

　　在90%的帕金森疾病病例中，研究人员不理解为什么这些神经元会死亡。然而，在剩下的10%病例中，人们已知诸如parkin之类的基因发生突变是导致死亡的元凶。尽管这项发表在《自然-通讯》期刊上的研究论文可能只是研究少量帕金森疾病病例，但是理解parkin基因如何发挥功能对于在整体上理解这种疾病起着非常重要的作用。

　　研究小组的发现可能导致在药物开发上取得突破：如果药物能够模拟parkin的保护性功能，它就有潜力治疗这种和甚至其他种类的帕金森疾病。

　　Feng说，研究小组所采用的方式也是一项突破，因为迄今为止窥探脑部复杂连接通路一直过于侵入性：“在这项研究之前，我们甚至从没想过能够在人神经元上研究帕金森疾病”。

　　人神经元比较重要，因为研究人员相信它们有着在动物中没有观察到的脆弱性。(Feng补充道，相比较四足行进模式，我们的大脑可能需要更多巴胺来控制两足行进。)

　　当2007年日本研究人员在世界上首次将人细胞变成iPSCs时，这个来自布法罗大学的研究小组便首次探讨了他们如何可能产生这些神经元。iPSCs类似于胚胎干细胞，但不需破坏胚胎，相反能够从成熟个体的细胞中诱导出来。

　　Feng说，仅仅是能够让研究人员在细胞水平非侵入式地研究帕金森疾病的这一成就正在推动不仅是对这种疾病而且也对其他神经疾病的研究。“它最终允许我们获得我们需要的材料以便研究这种疾病。”

　　Feng和他的同事们通过让这些患者的皮肤细胞变成含有parkin突变的多巴胺神经元，就能够观察到一旦parkin发生突变，这些细胞不再控制多巴胺如何活动，而这就直接阻碍人们行进时所必需的“神经计算(neural computation)”。

　　再者，这些细胞不再能够控制单胺氧化酶的产生。单胺氧化酶可以是毒性的，在高水平时似乎造成能够杀死多巴胺神经元的氧化性胁迫产生。因此，维持parkin的保护性功能可能是找到一种治疗帕金森疾病方法的关键。


P002 iPSC转化产生的神经元培养物用TH和中脑标记分子En-1共染色