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发现多种脑部疾病的常见机制

2021-06-10 14:34:14 健康养生 来源:

范德比尔特大学医学中心 (VUMC) 的研究人员已经确定了一系列癫痫综合征和神经发育障碍(包括自闭症)的共同机制,这些疾病是由编码大脑中重要转运蛋白的基因变异引起的。

他们的研究结果于上个月发表在《大脑》杂志上,表明通过遗传或药理学手段增强转运蛋白功能可能有助于治疗与这些遗传变异相关的脑部疾病。

“这为治疗广泛的神经发育障碍指明了明确的方向,从各种癫痫综合征(和)自闭症到由该基因的病理变异引起的神经发育迟缓和智力障碍,”景琼(凯蒂)说康,医学博士,博士,神经病学和药理学副教授,论文通讯作者。

“与基因突变相关的疾病很少见,也没有有效的治疗方法,”康说。“如果……我们看到的临床综合征只是冰山一角,那么我们现在知道下面发生了什么,我们开始知道如何纠正这些问题。”

SLC6A1 基因在神经元(神经细胞)和星形胶质细胞(支持和保护神经元的星形胶质细胞)的轴突末端(末端)编码 GABA 转运蛋白 1 (GAT-1 )。GAT-1 从两个神经元之间的突触间隙中去除或“重新摄取”GABA(主要的抑制性神经递质)。

GABA 调节整个大脑的神经信号,并在正常大脑发育中发挥关键作用。再摄取使大脑能够与 GABAA 受体(结合它的离子通道)协同精确调节神经递质的供应。

Kang 和她的同事广泛研究了 GABAA 受体,并且在确定 GABA 信号转导如何影响大脑功能和发育方面处于世界领先地位。

SLC641 变体以前与一系列癫痫综合征、自闭症和认知障碍有关。但直到现在,科学家们还不知道这些变异如何导致如此广泛的脑部疾病。

VUMC 研究人员使用流式细胞术等高通量分析和放射性标记技术测量神经元和星形胶质细胞对 GABA 的再摄取,确定了 SLC6A1 的 22 种不同变体对来自患有以下疾病的患者的几种神经细胞中 GAT-1 功能的影响。神经发育障碍、癫痫和自闭症。

这项工作在患者诱导的多能干细胞中得到了验证,这些干细胞被“重新编程”以形成神经元和星形胶质细胞。

研究人员发现,致病变异与 GAT-1 蛋白的错误折叠有关,导致其降解并降低其在细胞表面的表达。反过来,较少的 GAT-1 会降低神经细胞和星形胶质细胞对GABA 的再摄取,并破坏神经递质功能。

“这是对 SLC6A1 病理变异的第一次大规模研究,”康说。“我们的工作表明,SLC6A1 介导的疾病是恢复细胞表面功能性转运蛋白的药理学和基因治疗的良好候选者。”

VUMC 鉴定出的一种化合物可以纠正小鼠模型和尿素循环障碍患者细胞中的 GAT-1 功能,目前正在一项临床试验中进行测试。这种遗传性疾病会导致血液中氨的积聚,这会损害大脑并可能是致命的。

另一种可能的方法是使用反义寡核苷酸,这是一种短的、合成的遗传物质片段,可以增加正常的“野生型”GAT-1 蛋白的表达。

康说,如果没有两位患有罕见遗传疾病的孩子的“英雄”母亲的帮助,这项研究是不可能完成的:Amber Freed,丹佛倡导组织 SLC6A1 Connect 的创始人兼首席执行官;和 Terry Jo Bichell 博士,位于纳什维尔的 COMBINEDBrain 的创始人兼董事,该公司支持大脑研究。

“能与他们一起工作,我感到非常幸运和荣幸,”康说。“他们一路上教会了我很多,并激励我进行有意义的研究。”

“她喜欢 SLC6A1 的孩子,就像她自己的孩子一样,并且以母亲的紧迫感无私地努力改善他们的生活,”弗里德回应道。“在整个旅程中,凯蒂一直是一个充满爱心的人、好奇的科学家和力量的支柱。”

“这种同理心使她的发现在大流行中不断发展,”比切尔补充道。“她会骑自行车去实验室,在晚上、周末甚至假期照顾小鼠和细胞模型......康博士正在做基础科学,将转化为对她遇到的真实孩子的真正治疗 - 并拥抱.”

Felicia Mermer 和 Sarah Poliquin 是该论文的第一作者。VUMC 的其他合著者是 Kathryn Rigsby、Anuj Rastogi、Wangzhen Shen, MD、Alejandra Romero-Morales、Gerald Nwosu 和 Vivian Gama 博士。


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