神經(jīng)元也許是人體最重要卻也最“脆弱”的一類細(xì)胞了，一旦老化或受損，就再也無法恢復(fù)功能。近日，記者從中國科學(xué)院獲悉，我國科學(xué)家利用基因編輯方法成功實(shí)現(xiàn)了視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的再生，并且讓永久失明的小鼠恢復(fù)視力，打破了某些神經(jīng)元“不可再生”的神話。
上億人期待的曙光初現(xiàn)
漸凍癥、阿爾茲海默癥、帕金森癥……面對(duì)這些可怕的神經(jīng)退行性疾病，人類幾乎束手無策。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，全球大約有1億多的人正在遭受不同類型的神經(jīng)退行性疾病困擾。
由于神經(jīng)元的不可再生性，這類疾病尚無根治方法。而且隨著全球老齡化的加劇，患者將會(huì)越來越多。
在這些常見的神經(jīng)退行性疾病中，有兩類比較特別——視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞死亡導(dǎo)致的永久性失明，以及多巴胺神經(jīng)元死亡導(dǎo)致的帕金森疾病。
視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞是連接眼睛和大腦的神經(jīng)元，一旦死亡就會(huì)導(dǎo)致永久性失明。研究發(fā)現(xiàn)，很多眼疾都可以導(dǎo)致視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的死亡，急性的如缺血性視網(wǎng)膜病，慢性的如青光眼。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅青光眼致盲的人數(shù)在全球就超過一千萬人。
而帕金森疾病，則是一種常見的老年神經(jīng)退行性疾病。它的發(fā)生是由于腦內(nèi)黑質(zhì)區(qū)域中一種叫做多巴胺神經(jīng)元的死亡，而無法在大腦中運(yùn)送多巴胺這種重要的神經(jīng)遞質(zhì)。目前，全球患有此病超過1000萬人。
“它們都是由于某種特殊類型的神經(jīng)元死亡導(dǎo)致。”中科院腦智卓越中心研究員楊輝告訴記者，如何在成體中再生出這兩種特異類型的神經(jīng)元，一直是全世界眾多科學(xué)家努力的方向。
“基因治療”讓小鼠重見光明
我國科學(xué)家針對(duì)這兩類特殊的神經(jīng)元，發(fā)明了一種基因編輯的方法，能夠“誘導(dǎo)”神經(jīng)元的近親——神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，通過“二次發(fā)育”變?yōu)樯窠?jīng)元細(xì)胞。利用這種方法，他們讓失明的實(shí)驗(yàn)小鼠重見光明。
該研究由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心(神經(jīng)科學(xué)研究所)、上海腦科學(xué)與類腦研究中心、神經(jīng)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊輝研究組完成。楊輝研究員和博士后周海波作為共同通訊作者指導(dǎo)了該項(xiàng)研究。4月8日晚，《細(xì)胞》期刊在線發(fā)表了相關(guān)研究論文。
具體來說，科學(xué)團(tuán)隊(duì)是運(yùn)用了最新開發(fā)的基因編輯技術(shù)——RNA靶向CRISPR系統(tǒng)CasRx，首次在成體中實(shí)現(xiàn)了視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的再生，恢復(fù)了永久性視力損傷模型小鼠的視力。
在該研究中，研究人員首先在體外細(xì)胞系中設(shè)計(jì)了這一系統(tǒng)。然后，他們?cè)谛∈笊砩线M(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
楊輝研究員介紹了實(shí)驗(yàn)的具體操作過程：“所有元件以雙質(zhì)粒系統(tǒng)的形式被包裝在AAV(腺相關(guān)病毒)中并且通過視網(wǎng)膜下注射，特異性地在成年小鼠的穆勒膠質(zhì)細(xì)胞中下調(diào)Ptbp1基因的表達(dá)。”
大約一個(gè)月后，令人驚喜的結(jié)果出現(xiàn)了。研究人員在小鼠視網(wǎng)膜視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層發(fā)現(xiàn)了由穆勒膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化而來的視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，并且這些細(xì)胞可以像正常的神經(jīng)元那樣對(duì)光刺激產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。
這也就是說，經(jīng)過“基因治療”后，這些失明的實(shí)驗(yàn)小鼠奇跡般地“復(fù)明”了。
一個(gè)“優(yōu)雅且令人振奮”的例子
隨后，研究人員為進(jìn)一步發(fā)掘這一方法的治療潛能，又做了另外一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，成功將帕金森模型小鼠的運(yùn)動(dòng)障礙逆轉(zhuǎn)到接近正常小鼠的水平。
換句話說，該研究同時(shí)也證明了這項(xiàng)技術(shù)可以非常高效且特異地將紋狀體內(nèi)的星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化成多巴胺神經(jīng)元，基本消除了帕金森疾病的癥狀。
“失明小鼠”和“帕金森小鼠”實(shí)驗(yàn)的雙雙成功，令人信服地展示了基因編輯方法治療神經(jīng)退行性疾病的廣闊前景。
“如何利用RNA靶向CRISPR系統(tǒng)來達(dá)到治療的目的，這項(xiàng)研究給出了一個(gè)優(yōu)雅和令人振奮的例子。”《細(xì)胞》期刊在審稿意見中表示，通過把腦內(nèi)已經(jīng)存在的前體細(xì)胞直接轉(zhuǎn)分化為能夠整合以及延展軸突的神經(jīng)元，“這個(gè)概念極其有價(jià)值”。
審稿意見還指出，以往的研究都集中在利用RNA靶向CRISPR系統(tǒng)來直接降低遺傳病模型中有害的突變轉(zhuǎn)錄本，而這項(xiàng)研究卻利用這些工具在體內(nèi)進(jìn)行治療性的細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)分化，展現(xiàn)了一個(gè)全新的視角，而且可以得到廣泛的應(yīng)用。
“這是一項(xiàng)令人振奮的成果。”中科院腦智卓越中心學(xué)術(shù)主任蒲慕明院士在談及這項(xiàng)研究時(shí)說，“雖然科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里取得了重要進(jìn)展，但是要將研究成果真正應(yīng)用于人類疾病的治療，還有很多工作要做。”
楊輝表示，下一步，還需要先在靈長類動(dòng)物中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后才有可能進(jìn)入到人類的臨床研究。
人類的視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞能否再生?帕金森患者是否能通過該方法被治愈?這些問題，還有待全世界的科研工作者共同努力去尋找答案。