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類器官揭示了如何在創(chuàng)傷后保護大腦免受失智和ALS的傷害

創(chuàng)傷性腦損傷可能會使患失智癥的風(fēng)險增加四倍,并增加患肌萎縮側(cè)索硬化癥等神經(jīng)退行性疾病的可能性。

在一項新研究中,科學(xué)家利用實驗室培養(yǎng)的人類大腦結(jié)構(gòu)——類器官,揭示了為何會出現(xiàn)這種情況以及如何降低風(fēng)險。

南加州大學(xué)凱克醫(yī)學(xué)院

4月4日消息

創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)可能會使患失智癥的風(fēng)險增加四倍,并增加患肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)等神經(jīng)退行性疾病的可能性。在《細胞干細胞》(Cell Stem Cell)雜志上發(fā)表的一項新研究中,南加州大學(xué)(University of Southern California,USC)的科學(xué)家們利用實驗室培養(yǎng)的人類大腦結(jié)構(gòu)——類器官(Organoids),揭示了為何會出現(xiàn)這種情況以及如何降低風(fēng)險。

研究于2024年4月4日發(fā)表在《Cell Stem Cell》(最新影響因子:23.9)雜志上

在這項研究中,南加州大學(xué)干細胞(USC Stem Cell) Justin Ichida 實驗室的前博士后研究員 Jesse Lai 和博士研究生 Joshua Berlind 利用來自人類患者的干細胞在實驗室中培養(yǎng)出被稱為類器官的基本大腦結(jié)構(gòu)。

接著,他們用高強度超聲波損傷這些類器官。

受損的類器官表現(xiàn)出與 TBI 患者相同的一些特征,包括神經(jīng)細胞死亡和 tau 蛋白以及 TDP-43 蛋白的病理變化

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),TDP-43 的病理變化在來自 ALS 或額顳葉失智患者的類器官中更為普遍,這使得他們的神經(jīng)細胞在受傷后更容易出現(xiàn)功能障礙和死亡。

用綠色標記神經(jīng)元的類器官

這表明,對于有遺傳傾向的患者,TBI 可能會進一步增加患這些疾病的風(fēng)險。

受傷最嚴重的神經(jīng)細胞是位于類器官深層的信息傳遞細胞——興奮性神經(jīng)元。

在尋找保護這些神經(jīng)元免受 TBI 影響的方法時,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種名為 KCNJ2 的基因,它含有制造通道的指令,這些通道能夠選擇性地允許鉀離子通過細胞膜,從而有助于肌肉收縮和放松。

在創(chuàng)傷性腦損傷后,抑制這種基因?qū)碜?ALS 患者和非 ALS 患者的類器官以及小鼠都具有保護作用。

靶向 KCNJ2 可能減少創(chuàng)傷性腦損傷后神經(jīng)細胞的死亡,” USC John Douglas 法國阿爾茨海默病基金會(John Douglas French Alzheimer’s Foundation)干細胞生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)副教授、USC Eli 和 Edythe Broad 再生醫(yī)學(xué)和干細胞研究中心的主要研究員 Ichida 說道。

這可以作為創(chuàng)傷性腦損傷后的治療方法,也可以作為運動員和其他高風(fēng)險人群的預(yù)防措施,具有潛在的應(yīng)用價值。”

創(chuàng)立于1885年的南加州大學(xué)凱克醫(yī)學(xué)院

類器官”(Organoids),是指利用成體干細胞或多能干細胞進行體外三維(3D)培養(yǎng)而形成的具有一定空間結(jié)構(gòu)的組織類似物。盡管類器官并不是真正意義上的人體器官,但它們能夠在結(jié)構(gòu)和功能上模擬真實器官,重現(xiàn)對應(yīng)器官的部分功能,從而提供一個高度生理相關(guān)系統(tǒng)。這些類器官能夠最大程度地模擬體內(nèi)組織結(jié)構(gòu)及功能并能夠長期穩(wěn)定傳代培養(yǎng)。

參考文獻

Source:Keck School of Medicine of USC

Organoids reveal how to protect the brain against dementia and ALS following traumatic injury, according to study

Reference:

Jesse D. Lai, Joshua E. Berlind, Gabriella Fricklas, Cecilia Lie, Jean-Paul Urenda, Kelsey Lam, Naomi Sta Maria, Russell Jacobs, Violeta Yu, Zhen Zhao, Justin K. Ichida. KCNJ2 inhibition mitigates mechanical injury in a human brain organoid model of traumatic brain injury. Cell Stem Cell, 2024; 31 (4): 519 DOI: 10.1016/j.stem.2024.03.004

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本公眾號上的醫(yī)療信息僅作為信息資源提供與分享,不能用于或依賴于任何診斷或治療目的。此信息不應(yīng)替代專業(yè)診斷或治療。在做出任何醫(yī)療決定或有關(guān)特定醫(yī)療狀況的指導(dǎo)之前,請咨詢你的醫(yī)生。

       原文標題 : 類器官揭示了如何在創(chuàng)傷后保護大腦免受失智和ALS的傷害

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