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MayoClinic3D脑模型揭示了阿尔茨海默病的遗传真相

日期:2020-11-14 00:30:29;来源:文章来源于网络

一项梅奥诊所的研究发现,建立大脑器官的三维模型(培养皿中的微脑)来模拟人脑的结构,为探索阿尔茨海默病的病理学提供了一种新的科学策略。这项发表在自然-通讯杂志上的研究发现,微脑是一种由诱导的多能干细胞衍生的类似大脑器官的三维模型系统,为检测与阿尔茨海默病相关的遗传危险因素提供了一种新的途径。

这篇文章的主要作者郭君布博士说:我们已经通过人体诱导的多能干细胞的三维脑器官培养系统取得了一系列的发现,这为我们提供了一种新的策略,可以帮助我们探索人脑疾病的复杂发病机制,并通过患者的小脑模型开发出潜在的治疗干预措施。这样,我们就可以根据每个患者的具体遗传特征和临床表型,发展个性化治疗。布博士是佛罗里达州梅奥诊所神经科学系的主任,也是梅奥诊所再生医学中心的副主任。

在阿尔茨海默病的研究中有一个关键的障碍,那就是缺乏一个全面的模型来研究β-淀粉样斑块和与神经变性相关的τ缠结。该研究提出了一种新的突破这一障碍的方法。这些蛋白质在动物模型中的研究已经有很多年了。但是这些动物模型并不能反映人类大脑中疾病的发展过程。使用死后大脑的研究只提供了对阿尔茨海默病末期的洞察力。到目前为止,这些限制使人们难以进一步了解载脂蛋白e(apoε2,apoε3和apoε4)基因的类型,这些基因已被确认为与阿尔茨海默病相关的强遗传危险因素。

我们迫切需要建立与人类相关的模型,以研究不同APOE基因类型与阿尔茨海默病之间的关系,布博士说。我们的研究发现,APOEε4有助于阿尔茨海默病患者诱导多能干细胞所致脑器官的神经变性。

在佛罗里达州的梅奥诊所神经再生实验室,研究人员将阿尔茨海默病患者的皮肤成纤维细胞或外周单核细胞转化为诱导的多能干细胞,并培养出3至4mm的类人生物。这种生物与人脑的结构相似,包含一个神经元层和一个心室。

我们的三维脑器官模型人诱导的多能干细胞重建了许多与阿尔茨海默病相关的关键表型,包括神经变性、淀粉样蛋白β和τ病理,而APOEε4基因或疾病状态加剧了这些表型。这个创新的模型不仅对研究疾病的机制有价值,而且也是开发治疗药物的平台,布博士说。

研究还发现,通过基因编辑将APOEε4基因转化为APOEε3可能会削弱阿尔茨海默病患者的微脑培养过程。这项研究的结论是,APOEε4可能是延缓阿尔茨海默病症状发生的良好治疗靶点。

这项研究部分由再生医学梅奥诊所中心资助。

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