創(chuàng)傷性腦損傷可能會(huì)使患失智癥的風(fēng)險(xiǎn)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(xiàng)新研究中，科學(xué)家利用實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人類(lèi)大腦結(jié)構(gòu)——類(lèi)器官，揭示了為何會(huì)出現(xiàn)這種情況以及如何降低風(fēng)險(xiǎn)。

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(huì)使患失智癥的風(fēng)險(xiǎn)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(xì)胞干細(xì)胞》（Cell Stem Cell）雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，南加州大學(xué)（University of Southern California，USC）的科學(xué)家們利用實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人類(lèi)大腦結(jié)構(gòu)——類(lèi)器官（Organoids），揭示了為何會(huì)出現(xiàn)這種情況以及如何降低風(fēng)險(xiǎn)。

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(xiàng)研究中，南加州大學(xué)干細(xì)胞（USC Stem Cell） Justin Ichida 實(shí)驗(yàn)室的前博士后研究員 Jesse Lai 和博士研究生 Joshua Berlind 利用來(lái)自人類(lèi)患者的干細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)出被稱(chēng)為類(lèi)器官的基本大腦結(jié)構(gòu)。

接著，他們用高強(qiáng)度超聲波損傷這些類(lèi)器官。

受損的類(lèi)器官表現(xiàn)出與 TBI 患者相同的一些特征，包括神經(jīng)細(xì)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(lái)自 ALS 或額顳葉失智患者的類(lèi)器官中更為普遍，這使得他們的神經(jīng)細(xì)胞在受傷后更容易出現(xiàn)功能障礙和死亡。

用綠色標(biāo)記神經(jīng)元的類(lèi)器官

這表明，對(duì)于有遺傳傾向的患者，TBI 可能會(huì)進(jìn)一步增加患這些疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

受傷最嚴(yán)重的神經(jīng)細(xì)胞是位于類(lèi)器官深層的信息傳遞細(xì)胞——興奮性神經(jīng)元。

在尋找保護(hù)這些神經(jīng)元免受 TBI 影響的方法時(shí)，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(guò)細(xì)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)��?lái)自 ALS 患者和非 ALS 患者的類(lèi)器官以及小鼠都具有保護(hù)作用。

“靶向 KCNJ2 可能減少創(chuàng)傷性腦損傷后神經(jīng)細(xì)胞的死亡，” USC 的 John Douglas 法國(guó)阿爾茨海默病基金會(huì)（John Douglas French Alzheimer’s Foundation）干細(xì)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(xì)胞研究中心的主要研究員 Ichida 說(shuō)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(yùn)動(dòng)員和其他高風(fēng)險(xiǎn)人群的預(yù)防措施，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。”

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

“類(lèi)器官”（Organoids），是指利用成體干細(xì)胞或多能干細(xì)胞進(jìn)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(lèi)似物。盡管類(lèi)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(shí)器官，重現(xiàn)對(duì)應(yīng)器官的部分功能，從而提供一個(gè)高度生理相關(guān)系統(tǒng)。這些類(lèi)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(zhǎng)期穩(wěn)定傳代培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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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       原文標(biāo)題 : 類(lèi)器官揭示了如何在創(chuàng)傷后保護(hù)大腦免受失智和ALS的傷害