科学家已确定一种特殊类型的脑细胞可能在进行性多发性硬化症(MS)中起着至关重要的作用,很可能导致该疾病的持续性炎症特征。
今天在《神经元》杂志上报道的这一发现,是理解驱动该疾病的复杂机制的重要一步,并为研究这种致残性疾病的更有效疗法提供了有希望的新途径。
多发性硬化症是一种慢性疾病,其免疫系统错误地攻击大脑和脊髓,破坏大脑和身体之间的通信。虽然许多患者最初会经历复发和缓解,但相当一部分患者会过渡到进行性多发性硬化症阶段,这一阶段以神经系统功能稳步下降为特征,治疗选择有限。
为了模拟疾病中发生的情况,英国剑桥大学剑桥生物医学研究中心和美国国家老龄化研究所的研究人员从进行性多发性硬化症患者身上获取皮肤细胞,并将它们重新编程为诱导性神经干细胞(iNSCs),这是一种能够分裂并分化为各种类型脑细胞的不成熟细胞。
利用这种"培养皿中的疾病"方法,研究团队观察到培养的脑细胞中有一部分以某种方式逆转到更早的发育阶段,转变为一种被称为放射状胶质样(RG-like)细胞的特殊细胞类型。值得注意的是,这些细胞具有高度特异性,在来自进行性多发性硬化症患者的iNSC细胞系中出现的频率比对照组高约六倍。因此,它们被指定为疾病相关性放射状胶质样细胞(DARGs)。
这些DARGs展现出放射状胶质细胞的特征——在大脑发育过程中充当支架的特化细胞,具有分化为各种神经细胞类型的能力。本质上,它们既作为结构支撑,又作为基本构建块,使其对正常大脑发育至关重要。出乎意料的是,DARGs不仅逆转到"婴儿"状态,还表现出早衰特征。
这些新发现的DARGs具有独特的表观遗传谱——调控基因活性的化学修饰模式——尽管影响这一表观遗传景观的因素尚不清楚。这些修饰导致对干扰素(免疫系统的"警报信号")的过度反应,这可能有助于解释在多发性硬化症中观察到的高水平炎症。
剑桥大学临床神经科学系联合资深作者Stefano Pluchino教授表示:
"进行性多发性硬化症是一种真正毁灭性的疾病,而有效的治疗方法仍然难以捉摸。我们的研究揭示了一种先前未被重视的细胞机制,这种机制似乎对驱动疾病进行阶段的慢性炎症和神经退行性病变至关重要。
"本质上,我们发现的胶质细胞不仅仅是功能障碍——它们积极传播损伤。它们释放炎症信号,促使附近的脑细胞过早衰老,助长了加速神经退行性病变的有毒环境。"
研究团队通过与进行性多发性硬化症患者的临床数据进行交叉验证来证实他们的发现。通过在单细胞水平分析基因表达模式——包括探索死后多发性硬化症脑组织中RNA空间背景的新数据——他们确认DARGs特异性定位于慢性活动性病灶中,这些是大脑中受损最严重的区域。重要的是,DARGs被发现在炎症性免疫细胞附近,支持它们在组织进行性多发性硬化症特征性破坏性炎症环境中的作用。
通过在体外分离和研究这些致病细胞,研究人员旨在探索它们与其他脑细胞类型(如神经元和免疫细胞)的复杂相互作用。这种方法将有助于解释导致进行性多发性硬化症疾病进展的细胞间交流,为潜在的致病机制提供更深入的见解。
剑桥大学临床神经科学系该研究的共同第一作者Alexandra Nicaise博士补充道:
"我们现在正在努力探索DARGs背后的分子机制,并测试潜在治疗方法。我们的目标是开发能够纠正DARG功能障碍或完全消除它们的疗法。
"如果我们成功,这可能会带来首个真正改变进行性多发性硬化症病程的疗法,为全球数千名患有这种致残性疾病的患者带来希望。"
迄今为止,DARGs仅在少数几种疾病中被发现,如胶质母细胞瘤和脑海绵状血管瘤(异常血管簇)。然而,这可能是因为科学家至今缺乏找到它们的工具。Pluchino教授及其同事相信,他们的方法可能会揭示DARGs在其他形式的神经退行性疾病中也扮演重要角色。
这项工作获得了医学研究委员会、惠康信托基金、国家多发性硬化症协会、FISM——意大利多发性硬化症基金会、欧洲多发性硬化症治疗和研究委员会(ECTRIMS)、国家老龄化研究所、英国痴呆症研究所、奥地利科学基金FWF、英国多发性硬化症协会卓越中心、Bascule慈善信托基金和Ferblanc基金会的资助,并得到国家健康与护理研究所剑桥生物医学研究中心的支持。
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