研究人员在以色列特拉维夫大学的Gray医学与健康科学学院开发了一种小鼠模型,成功再现了一种极为罕见且常常致命的遗传性疾病,该疾病由GRIN2D基因突变引起。这一模型使科学家能够研究疾病的特征,并测试现有和新型治疗药物,为受影响的儿童及其家庭带来了希望。
这项研究由Moran Rubinstein教授和学院院长Karen Avraham教授领导。合作团队包括Gray学院和Sagol神经科学学院的学生、特拉维夫Sourasky医疗中心Dana-Dwek儿童医院的临床医生,以及来自美国哥伦比亚大学的Christopher Makinson教授和Wayne Frankel教授。
Avraham教授解释说,这项研究的启动源于一名名叫Adam的以色列儿童的父母的请求。这名儿童现年八岁,是全球约40名被确诊患有GRIN2D相关疾病的人之一。这种突变会导致发育性癫痫、严重的运动和认知障碍,甚至在某些情况下导致早逝。
最初开发的小鼠模型病情过于严重,动物在数周内死亡,这阻碍了实验工作的进行。然而,通过基因工程技术,研究团队成功培育出一种可存活的实验动物,其后代中有一半携带该突变,并表现出与人类患者相似的症状。大多数受影响的小鼠仅存活数周,但有少数存活达三个月。
利用这一模型,研究人员识别了疾病在不同发育阶段的症状起始和进展。癫痫、多动症和运动障碍在生命早期出现,而认知障碍则随着时间推移逐渐加重。通过脑电图(EEG)评估脑活动,研究人员发现其存在持续性紊乱,这与典型癫痫形式不同。小鼠和人类均发现了相同的异常,进一步验证了该模型的有效性。
小脑中的神经元活动和结构也与健康对照组存在显著差异,表现为早期神经元活动低下,随后出现神经元间通信受损及结构异常。
研究团队随后使用该模型测试了药物反应。先前被提议作为治疗手段的氯胺酮被发现会加剧癫痫发作。然而,美金刚(memantine)和苯妥英(phenytoin)则在改善脑功能和控制癫痫方面表现出部分疗效。
Moran Hausman-Kedem教授强调了该模型在临床研究中的重要意义,指出当患者数量不足以支持大规模临床试验时,这一模型在评估药物安全性和有效性方面具有重要价值。Rubinstein教授补充道,目前正在进行新的药理学和基因疗法测试,初步结果显示认知能力、运动功能和生存率有所改善。
这项研究得到了美以两国科学基金会(US-Israel Binational Science Foundation)、GRIN2D项目基金会以及由患者家庭推动的CureGRIN组织的支持。
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