Glial hücrelerin nöronlara farklılaşması yoluyla nörolojik hastalıkların tedavisine ilişkin temel araştırmalarda ilerleme
8 Nisan'da Cell dergisi, "Nörolojik hastalıkların CRISPR-CasRx aracılı tedavisi yoluyla glial hücrelerin nöronlara farklılaşması" başlıklı bir çevrimiçi araştırma makalesi yayınladı. Araştırma Çin Bilimler ve Akıllı Teknoloji Akademisi tarafından finanse edildi. Mükemmeliyet ve İnovasyon Merkezi (Sinirbilim Enstitüsü), Şangay Beyin Bilimi ve Beyin Benzeri Araştırma Merkezi ve Eyalet Anahtar Nörobilim Laboratuvarı'nın Yang Hui araştırma grubu tamamlandı. Çalışma, retinal mueller glial hücrelerde Ptbp1 geninin ekspresyonunu özel olarak düşürmek için yeni geliştirilen RNA hedefli CRISPR sistemi CasRx'i kullandı, yetişkinlerde ilk kez optik ganglion hücrelerinin rejenerasyonunu sağladı ve kalıcı görüşü yeniden sağladı. Model farelerin görme yeteneğine zarar verin. Aynı zamanda çalışma, bu teknolojinin striatumdaki astrositleri çok verimli ve spesifik bir şekilde dopamin nöronlarına dönüştürebildiğini ve temelde Parkinson hastalığının semptomlarını ortadan kaldırabildiğini kanıtladı. Bu araştırma, gelecekte birçok nörodejeneratif hastalığın tedavisi için yeni bir yaklaşım sağlayacaktır.
İnsan sinir sistemi, yüzlerce farklı türde nöron hücresi içerir. Olgun bir sinir sisteminde, nöronlar genellikle yenilenmezler ve öldüklerinde kalıcıdırlar. Nöronların ölümü, farklı nörodejeneratif hastalıklara yol açabilir, yaygın olanlar Alzheimer hastalığı ve Parkinson hastalığıdır. Bu tür hastalıkların nedeni net değildir ve tedavisi yoktur, bu nedenle insan sağlığı için çok büyük bir tehdit oluşturmaktadır. İstatistiklere göre şu anda dünyada nörodejeneratif hastalıklardan muzdarip 100 milyondan fazla insan var ve yaşlanmanın yoğunlaşmasıyla nörodejeneratif hastalığı olan hasta sayısı giderek artacak. Yaygın nörolojik hastalıklar arasında, optik ganglion hücrelerinin ölümünün neden olduğu kalıcı körlük ve dopamin nöronlarının ölümünün neden olduğu Parkinson hastalığı, her ikisi de spesifik nöron tiplerinin ölümünden kaynaklanan iki özel türdür. Dışarıdaki renkli dünyayı görebilmemizin nedeni, gözlerimizde ve beynimizde tam bir görsel yol kümesi olması ve gözleri ve beyni birbirine bağlayan nöronların optik ganglion hücreleri olmasıdır. Gözler ve beyin arasındaki tek köprü olan optik gangliyon hücreleri, olumsuz dış uyaranlara karşı çok hassastır. Çalışmalar, birçok göz hastalığının, akut iskemik retinopati gibi optik gangliyon hücrelerinin ve glokom gibi kroniklerin ölümüne yol açabileceğini bulmuştur. Optik gangliyon hücreleri öldüğünde kalıcı körlüğe neden olabilirler. İstatistiklere göre dünyada tek başına glokomun neden olduğu körlerin sayısı 10 milyonu aşıyor. Parkinson hastalığı, yaşlılarda yaygın görülen bir nörodejeneratif hastalıktır. Beynin substantia nigra bölgesindeki bir tür dopamin nöronunun ölümü nedeniyle oluşur; bu, substantia nigra dopamin nöronlarının, substantia nigra-striatum yolu yoluyla dopamini beyin striatumunun başka bir alanına taşımamasına neden olur. Şu anda, dünyada yaklaşık 10 milyon insan, özellikle Çin'de, hastaların yaklaşık yarısını oluşturan bu hastalıktan muzdariptir. Yetişkinlerde yukarıdaki iki spesifik nöron türünün nasıl yeniden üretileceği, her zaman dünyadaki birçok bilim adamının talimatı olmuştur.
Bu çalışmada, araştırmacılar ilk olarak in vitro hücre hatlarında Ptbp1 ekspresyonunu etkili bir şekilde inhibe eden gRNA'ları taradılar ve Muller glial hücrelerini özel olarak etiketlemek ve Muller glial hücrelerinde CasRx'i eksprese etmek için bir sistem tasarladılar. Tüm elemanlar, iki plazmid sistemi şeklinde AAV içinde paketlenir ve yetişkin farelerin Muller glial hücrelerinde Ptbp1 geninin ekspresyonunu spesifik olarak aşağı regüle etmek için retina altına enjekte edilir. Yaklaşık bir ay sonra araştırmacılar, retinanın optik ganglion hücre katmanında, Muller glial hücrelerinden farklılaşmış optik ganglion hücrelerini buldular ve farklılaşmış optik gangliyon hücreleri, normal hücreler gibi ışık uyarımına yanıt verebildi. Elektrik sinyali. Araştırmacılar ayrıca, farklılaşmış optik ganglion hücrelerinin, optik sinir ile beyindeki doğru beyin bölgesi arasında işlevsel bir bağlantı kurabildiğini ve beyne görsel sinyaller ilettiğini keşfettiler. Optik ganglion hücresi hasarının bir fare modelinde, araştırmacılar, farklılaşmış optik sinir hücrelerinin kalıcı görme bozukluğu olan farelerde ışık duyarlılığını yeniden oluşturabildiğini buldular. Araştırmacılar, Ptbp1 aracılı glial hücre transdiferansiyasyonunun nöronlara terapötik potansiyelini daha da araştırmak için, bu stratejinin striatumdaki astrositleri çok verimli bir şekilde dopamin nöronlarına özel olarak transdiferansiye edebildiğini gösterdi. , Ve transdiferansiye dopamin nöronlarının, substantia nigra'daki dopamin nöronlarına benzer özellikler gösterebileceğini kanıtladı. Davranış testlerinde araştırmacılar, bu farklılaştırılmış dopamin nöronlarının, substantia nigrada eksik olan dopamin nöronlarının işlevini telafi edebildiğini ve böylece Parkinson modeli farelerin diskinezisini normal farelerinkine yakın bir seviyeye çevirdiğini buldular.
Bilim adamları laboratuvarda ilerleme kaydetmiş olsalar da, araştırma sonuçlarının insan hastalıklarının tedavisine gerçek anlamda uygulanması için hala yapılması gereken çok iş olduğu belirtilmelidir. İnsan optik ganglion hücreleri yenilenebilir mi? Parkinson hastaları bu yöntemle tedavi edilebilir mi? Bu sorular, dünyanın her yerinden araştırmacıların cevap bulmak için ortak çabalarını bekliyor.
Doktora sonrası araştırmacı Zhou Haibo, yardımcı araştırmacı Su Jinlin, doktora öğrencileri Hu Xinde, Zhou Changyang, Li He, Chen Zhaorong, makalenin ilk yazarları ve Yang Hui ve Zhou Haibo eş-yazarlar. Aynı zamanda, Beyin Zekası Mükemmeliyet Merkezi'nin akademik direktörü Pu Muming, araştırmacılar Xu Huatai, Zhang Yifeng, Yao Haishan ve Zhou Jiawei, araştırmaya büyük yardım sağladı. Brain Intelligence Center of Excellence gen düzenleme platformu, akış platformu, optik görüntüleme platformu ve deneysel hayvan platformu güçlü bir destek sağladı. Araştırma, Çin Bilim ve Teknoloji Bakanlığı, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Çin Bilimler Akademisi ve Şangay tarafından finanse edildi.
Açıklama: (üstte) CasRx, Ptbp1 mRNA'nın hedeflenen degradasyonu ile Ptbp1 gen ifadesini aşağı doğru düzenler. (Orta) AAV-GFAP-CasRx-Ptbp1'in subretinal enjeksiyonu, retinal Muller glial hücrelerini optik ganglion hücrelerine spesifik olarak transdiferansiye edebilir.Transdiferansiye optik ganglion hücreleri, doğru beyin alanıyla fonksiyonel bir bağlantı kurabilir. Ve kalıcı görme bozukluğu olan farelerin görüşünü iyileştirin. (Alt) AAV-GFAP-CasRx-Ptbp1'in striatuma enjekte edilmesi astrositleri spesifik olarak dopamin nöronlarına transdiferansiye edebilir ve böylece temelde Parkinson hastalığı modeli farelerin motor semptomlarını ortadan kaldırabilir.
Kaynak: Beyin Bilimi ve Akıllı Teknolojide Mükemmeliyet Merkezi, Çin Bilimler Akademisi
