神經(jīng)元也許是人體最重要卻也最“脆弱”的一類細胞了，一旦老化或受損，就再也無法恢復功能。近日，記者從中國科學院獲悉，我國科學家利用基因編輯方法成功實現(xiàn)了視神經(jīng)節(jié)細胞的再生，并且讓永久失明的小鼠恢復視力，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，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)細胞死亡導致的永久性失明，以及多巴胺神經(jīng)元死亡導致的帕金森疾病。
視神經(jīng)節(jié)細胞是連接眼睛和大腦的神經(jīng)元，一旦死亡就會導致永久性失明。研究發(fā)現(xiàn)，很多眼疾都可以導致視神經(jīng)節(jié)細胞的死亡，急性的如缺血性視網(wǎng)膜病，慢性的如青光眼。據(jù)統(tǒng)計，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)生是由于腦內黑質區(qū)域中一種叫做多巴胺神經(jīng)元的死亡，而無法在大腦中運送多巴胺這種重要的神經(jīng)遞質。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家努力的方向。
“基因治療”讓小鼠重見光明
我國科學家針對這兩類特殊的神經(jīng)元，發(fā)明了一種基因編輯的方法，能夠“誘導”神經(jīng)元的近親——神經(jīng)膠質細胞，通過“二次發(fā)育”變?yōu)樯窠?jīng)元細胞。利用這種方法，他們讓失明的實驗小鼠重見光明。
該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心(神經(jīng)科學研究所)、上海腦科學與類腦研究中心、神經(jīng)科學國家重點實驗室楊輝研究組完成。楊輝研究員和博士后周海波作為共同通訊作者指導了該項研究。4月8日晚，《細胞》期刊在線發(fā)表了相關研究論文。
具體來說，科學團隊是運用了最新開發(fā)的基因編輯技術——RNA靶向CRISPR系統(tǒng)CasRx，首次在成體中實現(xiàn)了視神經(jīng)節(jié)細胞的再生，恢復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胞系中設計了這一系統(tǒng)。然后，他們在小鼠身上進行了實驗。
楊輝研究員介紹了實驗的具體操作過程：“所有元件以雙質粒系統(tǒng)的形式被包裝在AAV(腺相關病毒)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細胞中下調Ptbp1基因的表達。”
大約一個月后，令人驚喜的結果出現(xiàn)了。研究人員在小鼠視網(wǎng)膜視神經(jīng)節(jié)細胞層發(fā)現(xiàn)了由穆勒膠質細胞轉分化而來的視神經(jīng)節(jié)細胞，并且這些細胞可以像正常的神經(jīng)元那樣對光刺激產(chǎn)生相應的電信號。
這也就是說，經(jīng)過“基因治療”后，這些失明的實驗小鼠奇跡般地“復明”了。
一個“優(yōu)雅且令人振奮”的例子
隨后，研究人員為進一步發(fā)掘這一方法的治療潛能，又做了另外一項實驗，成功將帕金森模型小鼠的運動障礙逆轉到接近正常小鼠的水平。
換句話說，該研究同時也證明了這項技術可以非常高效且特異地將紋狀體內的星形膠質細胞轉分化成多巴胺神經(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”實驗的雙雙成功，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)來達到治療的目的，這項研究給出了一個優(yōu)雅和令人振奮的例子。”《細胞》期刊在審稿意見中表示，通過把腦內已經(jīng)存在的前體細胞直接轉分化為能夠整合以及延展軸突的神經(jīng)元，“這個概念極其有價值”。
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錄本，而這項研究卻利用這些工具在體內進行治療性的細胞命運轉分化，展現(xiàn)了一個全新的視角，而且可以得到廣泛的應用。
“這是一項令人振奮的成果。”中科院腦智卓越中心學術主任蒲慕明院士在談及這項研究時說，“雖然科學家們在實驗室里取得了重要進展，但是要將研究成果真正應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物中進行實驗，然后才有可能進入到人類的臨床研究。
人類的視神經(jīng)節(jié)細胞能否再生?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。
