用于研究阿爾茨海默氏癥和測試藥物的微型腦模型

由世界知名的癌癥、糖尿病和其他威脅生命的疾病的研究和治療中心希望之城領(lǐng)導的研究人員開發(fā)了一個強大的微型大腦平臺，用于研究阿爾茨海默病的機制原因并測試開發(fā)中的癡呆癥藥物。今天發(fā)表在 Advanced Science 上的一項新研究。

“由于對阿爾茨海默病的病理機制了解不完全，阿爾茨海默病的藥物開發(fā)遇到了挑戰(zhàn)，”神經(jīng)科學赫伯特霍維茨教授兼干細胞生物學研究部主任石艷紅博士說。希望之城貝克曼研究所的發(fā)育和干細胞生物學。

“這個領(lǐng)域的臨床前研究主要使用動物模型，但人類和嚙齒動物等動物之間存在巨大差異，尤其是在大腦結(jié)構(gòu)方面。我們在希望之城創(chuàng)建了一個微型大腦模型，該模型使用人類干細胞技術(shù)來研究阿爾茨海默病，并有望幫助找到治療這種毀滅性疾病的方法。”

希望之城的研究人員能夠使用源自人類誘導多能干細胞 (hiPSC) 技術(shù)的“大腦類器官”模擬散發(fā)性阿爾茨海默病，這是該病最常見的形式。由于阿爾茨海默氏癥是一種年齡疾病，科學家們將模型暴露于血清中以模擬與年齡相關(guān)的血腦屏障破壞。然后他們通過不同的實驗運行類器官，以測試已知的阿爾茨海默氏癥生物標志物，包括淀粉樣蛋白斑和 tau 纏結(jié)水平升高以及與認知能力下降相關(guān)的突觸斷裂，以及由該病引起的其他病理表型。

據(jù)阿爾茨海默病協(xié)會報告，超過 600 萬人患有阿爾茨海默病，其死亡人數(shù)超過乳腺癌和前列腺癌的總和。令人心碎的退行性疾病不僅會影響被診斷出患有這種疾病的人，還會影響他們的主要照顧者、家人和朋友。目前尚無治愈方法，可用的治療方法僅針對癥狀而不是根本原因。

“其他使用大腦類器官檢查阿爾茨海默病的研究使用了表型年輕的微型大腦模型，但要真正了解阿爾茨海默病發(fā)作時會發(fā)生什么，我們需要使用與年齡相關(guān)的模型，這就是我們在這個研究項目中所做的微型大腦到血清，”該研究的第一作者、希望之城的博士后研究員陳先偉博士說。“我們相信我們生成的與年齡相關(guān)的大腦類器官將為我們提供一個強大的平臺，為我們找到影響人體最復雜器官的疾病的有效治療方法。”

使用大腦類器官的臨床前研究發(fā)現(xiàn)，暴露于血液中的血清會誘發(fā)多種阿爾茨海默氏癥癥狀，這表明針對多種病理改變的聯(lián)合療法可能比目前正在開發(fā)的單靶點療法更有效。研究人員研究了遲發(fā)性或散發(fā)性阿爾茨海默病，這種疾病占大多數(shù)病例(95% 是散發(fā)性，5% 是遺傳性的)。他們發(fā)現(xiàn)嘗試單一療法——例如僅抑制淀粉樣蛋白或 tau 蛋白——并不能分別降低 tau 或淀粉樣蛋白的水平，這表明這兩種關(guān)鍵生物標志物可能獨立地導致疾病進展。此外，暴露于血液中的血清——模仿滲漏的血腦屏障——可能導致突觸連接中斷，幫助大腦記住事物并正常運作。

轉(zhuǎn)化基因組學研究所 (TGen) 神經(jīng)基因組學教授 Matt Huentelman 博士說，希望之城開發(fā)的大腦模型為研究這種奪取記憶的疾病的新興療法提供了新途徑。Huentelman 是阿爾茨海默病遺傳研究的領(lǐng)先專家，但并未參與這項研究。

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