加州大学圣地亚哥分校医学院、索尔克研究所和桑福德-伯纳姆-普雷比斯医学研究所的研究人员已获得加州再生医学研究所(CIRM)为期四年、1300万美元的资助,用于研究如何通过消除老化神经元中所谓的"RNA污染"来逆转年龄相关的神经退行性变。最终目标是开发新的治疗方法,以预防神经退行性疾病。
据加州大学圣地亚哥分校医学院细胞与分子医学教授、RNA技术与治疗中心主任Gene Yeo博士介绍,随着脑细胞老化,它们在处理遗传指令(RNA)时经常出错。这会产生RNA污染,这种污染会积累数十年,使细胞处于压力状态,并使大脑极易受到阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩侧索硬化症(ALS)等疾病的影响。
Yeo博士同时也是桑福德干细胞研究所创新中心主任,他表示:"如果你有神经退行性变的易感基因突变,我们的工作模型是,仅靠突变本身并不足以引发疾病,直到你出现这种与年龄相关的RNA污染。两者的结合导致了与年龄相关的疾病。"
这项研究计划不再关注神经退行性疾病的晚期症状,如大脑中的蛋白质团块,而是将调查细胞老化的根本原因。为此,研究团队正在放弃传统的动物模型和标准干细胞方法,这些方法通常无法复制人类的衰老过程。
通常,当科学家使用患者皮肤细胞来为脑部研究创建干细胞时,该过程会使细胞"恢复活力",抹去它们的生物年龄和任何积累的RNA污染。然而,在这项研究中,研究人员将使用一种称为"转分化"的技术,直接将患者皮肤细胞转化为他们所谓的诱导神经元(iNs)。这些细胞保留了来源患者的年龄,使研究RNA污染如何形成成为可能。
研究团队随后将在200多种细胞系和患者生物流体(如脊髓液和血浆)中绘制RNA污染的特征图谱,以了解健康老化大脑与患有神经退行性疾病的患者大脑之间的损伤差异。他们还将研究线粒体产生细胞能量的过程崩溃如何导致RNA污染的积累。
利用先进的机器人技术,研究人员将对数千种潜在治疗方法进行筛选,这些方法可以清除RNA污染并使神经元恢复健康状态,包括已被美国食品药品监督管理局(FDA)批准用于其他疾病的分子药物和靶向RNA疗法。
最有希望的治疗候选物将在"iSpheroids"(人类脑组织的高级3D模型)上进行测试,最终在动物模型中进行测试,以确保这些疗法在人类患者中具有很高的成功率。
Yeo表示:"我们假设,如果我们能够减缓与年龄相关的RNA失调,即使你有引发神经退行性变的突变,你仍然能够抵抗它,因为你的神经元将保持年轻的恢复力。"
CIRM是一家支持开发创新干细胞和基因疗法以治疗各种疾病的州政府机构。"通过消除RNA污染来逆转与年龄相关的神经退行性变"是六项CIRM发现(DISC4)资助项目之一,已批准向加利福尼亚研究人员提供总计8000万美元的资金。
加州大学圣地亚哥分校健康科学副校长John M. Carethers博士表示:"这一大胆的研究计划体现了加州大学圣地亚哥分校致力于推进医学科学前沿,并将基础发现转化为切实可行的健康解决方案,以应对当今我们面临的最具挑战性的疾病。在联邦研究资金不确定的时期,CIRM的州政府支持投资至关重要,它维持着高风险、高影响力的科研工作,这些工作将带来新一代创新疗法,保护数百万人免受毁灭性神经退行性疾病的侵害。"
该研究的共同首席研究员包括:加州大学圣地亚哥分校医学院神经科学系教授Douglas Galasko博士和副教授Jerome Mertens博士;加州大学圣地亚哥分校细胞与发育生物学系助理教授Alex Chaim博士;索尔克研究所遗传学实验室教授Fred "Rusty" Gage博士;以及桑福德-伯纳姆-普雷比斯医学研究所治疗发现中心副教授Anne Bang博士。
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