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將精神病人皮膚細胞培育為大腦細胞

將來自四名精神分裂症患者的皮膚細胞轉變成大腦細胞(即神經元),並使其在實驗器皿中發育,研究人員首次利用活的大腦細胞來觀察這一複雜的精神疾病。

研究人員指出,培育出的神經元相互之間的連結較健康大腦細胞之間的聯結更少。這項研究不僅可以幫助人們瞭解這種危害全球百分之一人口(美國約有300萬人)的精神疾病的起因,並且向著為患者提供個性化藥物邁出了一大步。

「這一方法的令人振奮之處就在於可以觀察由患者派生出的神經元,而這幾乎完全等同於這一特定患者自身的神經元。」作為研究人員的賓西法尼亞州立大學生物學副教授陳功(音)說。研究人員利用這一方法可以研製出針對某一特定患者的最有效的藥物,而不需要患者本人逐一嘗試。

「這樣患者就相當於有了本人專用的小白鼠,用於設計他或她的治療方案,而無需親自參與實驗。」陳功這樣說。該項研究內容刊登在4月13日的《自然》(Nature)期刊。

神奇的細胞

研究諸如精神分裂症這種精神類疾病的困難就在與難於獲取人的大腦細胞以及難於剔除環境因素對該疾病的影響而僅專注於遺傳學因素。

「沒有人知道環境對該疾病的影響佔多大比重。」另一位博士後研究人員Kristen Brennand說,「通過在器皿中培育神經元我們就可以完全排除環境因素的影響而只從生物學角度考慮問題。」

於是研究小組,其中還包括索爾克遺傳學實驗室教授Fred Gage,從收集患者的皮屑細胞開始,將取自4名有家族遺傳病史的精神分裂症患者的皮膚細胞的時鐘回撥。研究人員利用基因工程方法將這些細胞轉變成未分化的幹細胞,又叫做誘導多能幹細胞。從而避免了直接提取受試者的神經元。

「多能幹細胞就像一種空白模板一樣,」陳功說,「在發育過程中這些幹細胞分化成各種各樣具有特定功能的細胞類型,如肌肉細胞,大腦細胞或血液細胞等。」

研究小組將這些幹細胞培育成大腦細胞並且將得到的神經元與取自健康人體的誘導多能幹細胞形成的神經元進行對比。

病因揭秘

「沒有人知道環境對該病的影響有多大,」Brennand說,「通過在器皿中培育神經元就可以排除環境因素的影響而專注於生物學方面的研究。」

他們確實有了一些新的發現。Brennand將這些實驗室神經元接觸經過基因修改過的狂犬病毒,已知該病毒可以沿著大腦細胞間的聯結運動,利用這一示蹤介質發現精神分裂症神經元之間的聯結較少,細胞體上生出的觸突也較少。

遺傳學分析表明,這些神經元中有近600種基因的功能是異常的,其中25%的基因已經在過去的研究中被證實與精神分裂症有關。

研究小組進一步測試了5種抗精神病類藥物:氯氮平、洛沙平、奧氮平、利培酮和硫利達嗪的作用,即改善精神分裂症患者腦細胞之間的神經聯接活性。其中只有洛沙平明顯地改善了所有精神分裂症患者的腦細胞神經聯接活性。

最後值得提到的是,這項結果有助於反駁人們對於精神類疾病的一些偏見,「許多人認為,只要患者努力克服困難,問題就可以得到解決,」Gage說,「但是我們卻證明了確實存在著與環境因素無關的生物學意義上的神經元功能異常。」

來源:《自然》4月13日論文摘要yahoo網站4月13日報導

陳軍 編譯,崔略商 審稿 / 本文來自科學松鼠會資訊小分隊

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