实验室培养皿中成功治疗癫痫疾病模型

Epilepsy disease model treated in a laboratory dish

由Cortical Labs（皮质实验室）领导的研究团队利用实验室培养皿中的癫痫样疾病模型，展示了使用专门设计的药物可以改善信息处理能力和神经功能。这项研究标志着在实时研究和治疗神经系统疾病方面取得了重要突破，其成果得益于剑桥大学（University of Cambridge）和bit.bio的合作。

对体外神经系统的药理干预评估通常侧重于分子和结构变化。然而，神经系统的本质在于信息的处理和行动。为了预测药物疗效，临床前试验必须模拟这些生理功能。

Cortical Labs研发的DishBrain系统是一种体外合成生物智能（SBI）检测平台，将神经系统嵌入一个模拟游戏世界中，从而能够量化其信息处理能力。然而，问题仍然存在：这样的系统是否允许经典的药理学分析和剂量反应曲线？

谷氨酸能失调的过度活跃与包括癫痫在内的神经系统疾病有关。通过在人类诱导多能干细胞（hiPSCs）中诱导神经源素2（NGN2）的过表达，可生成具有异常高活性的谷氨酸能培养物。因此，研究测试了三种抗癫痫药物（ASMs）——苯妥英、吡仑帕奈和卡马西平——在分化第21天对该系统中的NGN2神经元的作用。

关键发现是，虽然所有化合物都改变了自发性放电，但200微摩尔的卡马西平显著改善了游戏指标。这是首次证明外源性药物治疗可以改变SBI的结果，相关研究已发表在《通讯生物学》（Communications Biology）期刊上。

“这一突破是我们研究和理解疾病及相关治疗方法的重大进步。”Cortical Labs首席科学官布雷特·卡根（Brett Kagan）表示，“我们首次与该领域一些世界顶尖研究人员合作，证明了通过专门设计的药物可以恢复‘培养皿中的疾病’受损的信息处理过程。”

值得注意的是，只有抑制性化合物增强了目标导向活动，表明谷氨酸能衰减与性能之间存在联系。神经计算分析揭示了闭环刺激期间复杂的药理学反应，超越了自发活动指标的局限。

“神经科学中最紧迫的挑战之一是如何提高有效新疗法进入患者的成功率。”Cortical Labs生物学主管布拉德·沃特穆夫（Brad Watmuff）表示，“我们的工作突出了实现这一目标的关键障碍——我们通常依赖的定义治疗效果的神经功能终点可能并不理想。重要的是，我们证明了这些终点可以通过药物干预得到影响甚至改善，为更有意义的治疗成功指标打开了大门。”

“虽然这是一个极其重要的里程碑，也是Cortical Labs多年努力的成果，但这仅仅是开始。”卡根补充道，“观察活体神经元如何对实时刺激和药物治疗作出反应，为我们开发、测试和个性化治疗提供了全新的方式——而无需依赖动物模型。基于早期发现，我们将继续改进建模，以期在未来开发出更有效的患者特异性疗法。”

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