新研究表明,已知会导致婴儿严重神经发育疾病的基因突变,同样与青少年及成年期帕金森病的发展相关。
发表于《神经病学年鉴》的研究聚焦EPG5基因。该基因突变此前已被确认为维西综合征的致病原因——这是一种罕见且严重的遗传性神经发育疾病,早期发病并影响多器官系统。如今,伦敦国王学院、伦敦大学学院(UCL)、科隆大学及马克斯·普朗克衰老生物学研究所的研究人员发现,同一基因的突变会导致神经细胞发生改变,进而引发更常见的年龄相关疾病,如帕金森病和痴呆。
伦敦国王学院小儿神经病学教授、该研究的主要及共同资深作者海因茨·容布卢特表示:“这项由患者组织支持的研究源于我们早期的观察:维西综合征患儿亲属的帕金森病风险似乎有所增加,此前我们团队在伦敦国王学院已发现EPG5是该疾病的驱动因素。我们的工作表明,尽管(超)罕见疾病如维西综合征(目前英国已知患者不足10名)很少被视为研究重点,但对它们的探索可能为更常见疾病提供关键见解,并产生重大的公共卫生效益。理解这些毁灭性且常危及生命的疾病成因对疗法开发至关重要,从而为患者及其家庭带来希望。”
马克斯·普朗克衰老生物学研究所所长亚当·安特比补充道:“我们对这项工作感到振奋,因为它表明维西综合征中的EPG5缺陷可触发早发型类帕金森疾病,将儿科与年龄相关神经退行性病理联系起来。”
在迄今为止规模最大的同类研究中,科学家团队分析了全球211名携带罕见EPG5基因突变个体的临床和遗传数据。他们发现,这些基因突变的影响比先前认知更为广泛且多变——部分个体在出生前或出生后不久即被诊断出危及生命的维西综合征形式,而另一些个体症状则轻微得多,仅表现为运动、语言和学习发育迟缓。
研究人员还发现,部分纳入研究的患者在青少年或成年早期出现神经细胞退化,进而发展为帕金森病和痴呆。部分病例的脑部扫描显示大脑中铁元素异常积聚,这是其他密切关联神经发育障碍的特征。
UCL女王广场神经病学研究所共同第一作者雷扎·马鲁菲安博士表示:“我们的发现将EPG5功能障碍与帕金森病联系起来,阐明了神经发育障碍与神经退行性疾病在机制上如何相互关联,并为这类疾病清单增添了新内容。本研究凸显了罕见儿科脑部疾病的见解如何增进我们对帕金森病和痴呆等更常见成人发病神经退行性疾病的认知。”
EPG5基因参与一种重要的细胞过程——自噬,即细胞分解不需要或受损成分并将其回收为新部件或清除的过程。EPG5基因编码的蛋白质参与该过程的最后阶段——将待清除部件连接至细胞的废物处理单元以排出细胞。
为探索发现背后的生物学机制,研究人员使用患者来源细胞及模式生物(包括小鼠和微小线虫C. elegans),并引入EPG5突变。实验表明,该基因的突变破坏了细胞清除受损成分的能力,导致与帕金森病密切相关的蛋白质积聚。
马克斯·普朗克衰老生物学研究所客座科学家、研究共同第一作者霍尔莫斯·达夫萨里表示:“我们从单基因疾病患者家庭中学到很多,特别是关于EPG5在神经元老化过程中的作用。”
容布卢特教授同时也是盖伊和圣托马斯NHS基金会信托下属伊芙琳伦敦儿童医院的小儿神经病学顾问,他表示:“以EPG5为例,我们的发现提示早发型神经发育障碍与晚发型神经退行性疾病存在终身连续性,更具体地说,揭示了异常神经发育与退化通过同一基础细胞机制相互关联,且该机制在不同物种中得以保留。”
伦敦国王学院功能基因组学高级讲师、研究共同资深作者马诺利斯·凡托补充道:“本项目凸显了基础与临床神经科学家合作的重要性,以揭示遗传性疾病在全生命周期中的复杂机制后果。”
该研究为自噬错误如何支撑一系列终身神经系统疾病提供了新见解,并可能为未来靶向治疗这些共性致病因素铺平道路。
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