據國際阿爾茨海默病協(xié)會(huì )發(fā)布的《2015年全球阿爾茨海默病報告》,僅2015年1年,就有約1000萬(wàn)阿爾茨海默病新增病例,相當于每分鐘約有19人患病。報告預計到2050年,全球阿爾茨海默病患病人數將從當前的4700萬(wàn)增加至1.32億。
遺憾的是,面對持續走高的發(fā)病人數,科學(xué)家對這種復雜疾病的病因仍不十分了解,針對該疾病的預防和治療也收效甚微。
近日,中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所景乃禾課題組在美國《干細胞報告》上發(fā)表的一項研究成果,讓人們看到了攻克阿爾茨海默病的希望。
突破Aβ假說(shuō)
在阿爾茨海默病病因的研究中,最為盛行的便是Aβ假說(shuō)。早期的研究者,在對阿爾茨海默病病人遺體大腦做尸檢時(shí),發(fā)現了遍布在大腦中的Aβ斑(即老年斑),并通過(guò)對阿爾茨海默病病人家系的基因檢測,發(fā)現了阿爾茨海默病相關(guān)基因的突變,由此假定這些基因突變將導致人體內Aβ蛋白分泌量急劇增加。
Aβ蛋白在正常范圍內時(shí),是發(fā)揮營(yíng)養作用的,但當它的分泌量達到一定濃度時(shí),便會(huì )產(chǎn)生毒性。人們由此假定,Aβ過(guò)量導致了阿爾茨海默病發(fā)病。雖然后來(lái)的研究發(fā)現有些散發(fā)性病人大腦中也出現了Aβ斑,卻并未發(fā)現基因突變,使二者之間的因果關(guān)系遭受挑戰,但Aβ斑仍被視作阿爾茨海默病早期診斷的一個(gè)靶點(diǎn)。
正是由于上述假說(shuō)的存在,目前全球對于阿爾茨海默病的研究多側重在藥物治療。景乃禾介紹稱(chēng),“很多人認為,老年斑可能是由于這個(gè)Aβ蛋白寡聚體對神經(jīng)細胞之間信息的傳遞產(chǎn)生影響。這會(huì )引起另外一個(gè)蛋白Tau的磷酸化,產(chǎn)生神經(jīng)元纏結,引起神經(jīng)元壞死。”景乃禾補充道,“所以大家主要的精力在如何減少或者降低Aβ這個(gè)多肽的產(chǎn)生”。
“許多研究者認為阿爾茨海默病是由于許多腦區神經(jīng)元的死亡,所以針對局部區域的干細胞替代療法未必適用于這一類(lèi)的疾病。”景乃禾向《中國科學(xué)報》記者介紹稱(chēng)。他們所做的工作,就是針對某一類(lèi)優(yōu)先死亡或者優(yōu)先受到損傷的神經(jīng)元,如果將這類(lèi)神經(jīng)元補回去,看能不能恢復部分腦認知功能。而實(shí)驗結果,給了景乃禾研究組一個(gè)積極的肯定。
修復乙酰膽堿能神經(jīng)元
阿爾茨海默病病人有諸如語(yǔ)言功能障礙、視覺(jué)功能障礙、認知功能障礙等一系列的臨床表現。“但記憶喪失、學(xué)習能力喪失,可能是對阿爾茨海默病病人及家屬而言,最令人痛苦的一個(gè)癥狀。”景乃禾研究組副研究員岳春梅稱(chēng)。
認知功能障礙包括病人的記憶能力喪失、學(xué)習能力喪失等,而這也是景乃禾研究組此次研究關(guān)注的焦點(diǎn)所在。據岳春梅介紹,之前有研究發(fā)現,阿爾茨海默病病人的認知功能障礙,可能和基底前腦的乙酰膽堿能神經(jīng)元本身的丟失和神經(jīng)元投射的丟失有關(guān)系。
乙酰膽堿能神經(jīng)元位于基底前腦,但卻可以投射到大腦的海馬和皮層,并組成一個(gè)環(huán)路。“這個(gè)環(huán)路對人的學(xué)習和記憶非常重要。”岳春梅對記者說(shuō)。
基于這樣的理論知識,景乃禾研究組在體外建立一種體外神經(jīng)誘導的方法,把胚胎干細胞誘導到基底前腦的乙酰膽堿能神經(jīng)元。景乃禾說(shuō):“乙酰膽堿能神經(jīng)元很難誘導,這一類(lèi)神經(jīng)元的誘導方法以前還沒(méi)有報道過(guò)。已有的方法只能誘導出5%左右這類(lèi)神經(jīng)元,但我們的新方法可以誘導出大約40%的乙酰膽堿能神經(jīng)元。”
景乃禾表示,首先是要找到合適的方法誘導乙酰膽堿能神經(jīng)元,接著(zhù)就要看打進(jìn)阿爾茨海默病模型鼠腦內的細胞能不能存活,以及它和宿主細胞之間能不能建立聯(lián)系,并實(shí)現功能性的整合,這是整個(gè)實(shí)驗的難點(diǎn)所在。
通過(guò)觀(guān)察,景乃禾團隊發(fā)現,他們種進(jìn)去的細胞,在阿爾茨海默病模型鼠的腹側前腦部位能夠很好地存活,并且能有部分整合,與原來(lái)的細胞建立一些聯(lián)系,“當然這些聯(lián)系現在還不能說(shuō)是非常功能性的,但細胞確實(shí)存活得很好。”景乃禾介紹稱(chēng)。
景乃禾團隊通過(guò)水迷宮行為學(xué)實(shí)驗,檢驗了模型小鼠在打進(jìn)乙酰膽堿能神經(jīng)元細胞之后的學(xué)習和記憶能力,發(fā)現“這些老鼠的學(xué)習和記憶能力恢復得跟野生鼠差不多”,“從行為學(xué)上來(lái)看,它確實(shí)改善了老鼠的認知功能缺陷。”景乃禾說(shuō)。
向臨床應用努力
“現在老齡化越來(lái)越嚴重了。”景乃禾稱(chēng),80歲以上的老人三分之一都有可能患老年癡呆。“這對我們的家庭、社會(huì )都是極大的負擔。”景乃禾說(shuō),阿爾茨海默病在全世界都是一個(gè)亟待攻克的難題。
據岳春梅介紹,美國于2014年公布的一組統計數字顯示,對于阿爾茨海默病病人的護理費用已經(jīng)達到6000億美元。作為這一領(lǐng)域的研究人員,她坦言,“看到病人遭受的種種痛苦,讓人很著(zhù)急。”
正是出于作為科研人員的責任感,景乃禾研究組的這一實(shí)驗耗費了比其他課題組更多的人力、物力。
岳春梅稱(chēng),分化系統是很難建立的,但他們卻做出了其他人沒(méi)有做成功的實(shí)驗,所以對待自己的實(shí)驗結果便更加謹慎。“我們經(jīng)過(guò)前后兩個(gè)人把小鼠的實(shí)驗重復了一遍,又把人的胚胎干細胞實(shí)驗做了一遍。”岳春梅說(shuō),所以得到的是一個(gè)非常可靠的實(shí)驗結果。
應用于臨床是此項研究的最終目標,不過(guò)前期還有很多的基礎工作要做。接下來(lái),研究人源乙酰膽堿能神經(jīng)元前體細胞在動(dòng)物模型里的存活及其對動(dòng)物模型的功能修復,并建立病人個(gè)體化的細胞模型,研究阿爾茨海默病發(fā)病的分子機制,將是景乃禾研究組下一步攻克的難題。