摘要：南加州大學(xué)的科學(xué)家們使用實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人類大腦結(jié)構(gòu)(稱為類器官)來(lái)深入了解為什么創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)增加患癡呆癥和神經(jīng)退行性疾病(的風(fēng)險(xiǎn)以及如何減輕風(fēng)險(xiǎn)
創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)會(huì)使你患癡呆癥的風(fēng)險(xiǎn)增加四倍，并增加你患神經(jīng)退行性疾病(如ALS)的幾率。在《細(xì)胞干細(xì)胞》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，南加州大學(xué)的科學(xué)家們使用實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人類大腦結(jié)構(gòu)(稱為類器官)來(lái)深入了解為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況以及如何減輕風(fēng)險(xiǎn)。
在這項(xiàng)研究中，來(lái)自南加州大學(xué)干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室Justin Ichida的前博士后Jesse Lai和博士生Joshua berlin在實(shí)驗(yàn)室中使用來(lái)自人類患者的干細(xì)胞來(lái)培養(yǎng)被稱為類器官的基本大腦結(jié)構(gòu)。然后他們用高強(qiáng)度超聲波損傷這些類器官。
圖1 KCNJ2抑制減輕創(chuàng)傷性腦損傷的人腦類器官模型中的機(jī)械損傷
受傷的類器官顯示出一些與TBI患者相同的特征，包括神經(jīng)細(xì)胞死亡和tau蛋白以及一種名為TDP-43的蛋白質(zhì)的病理變化。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，TDP-43的病理變化在ALS或額顳葉癡呆患者的類器官中更為普遍，這使得他們的神經(jīng)細(xì)胞更容易出現(xiàn)功能障礙和損傷后死亡。這表明，對(duì)于有遺傳易感性的患者來(lái)說(shuō)，腦外傷可能會(huì)增加患這些疾病的風(fēng)險(xiǎn)。最嚴(yán)重的損傷是由位于類器官深層的共享信息的神經(jīng)細(xì)胞(稱為興奮性神經(jīng)元)造成的。
在尋找保護(hù)這些神經(jīng)元免受創(chuàng)傷性腦損傷影響的方法中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種名為KCNJ2的基因，該基因含有制造通道的指令，這些通道選擇性地允許鉀離子通過(guò)細(xì)胞膜，幫助肌肉收縮和放松。抑制該基因?qū)LS患者和非ALS患者的類器官以及腦外傷后的小鼠具有保護(hù)作用。
圖2 iPSC類器官損傷誘導(dǎo)TBI相關(guān)臨床和死后生物標(biāo)志物
“靶向KCNJ2可能會(huì)減少腦外傷后神經(jīng)細(xì)胞的死亡，"Ichida說(shuō)，“對(duì)于運(yùn)動(dòng)員和其他TBI高風(fēng)險(xiǎn)人群來(lái)說(shuō)，這可能是一種損傷后治療或預(yù)防的潛在方法。"
參考資料
[1] KCNJ2 inhibition mitigates mechanical injury in a human brain organoid model of traumatic brain injury
