創(chuàng)傷性腦損傷可能會使患失智癥的風險增加四倍，并增加患肌萎縮側索硬化癥等神經(jīng)退行性疾病的可能性。

在一項新研究中，科學家利用實驗室培養(yǎng)的人類大腦結構——類器官，揭示了為何會出現(xiàn)這種情況以及如何降低風險。

南加州大學凱克醫(yī)學院

4月4日消息

創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）可能會使患失智癥的風險增加四倍，并增加患肌萎縮側索硬化癥（ALS）等神經(jīng)退行性疾病的可能性。在《細胞干細胞》（Cell Stem Cell）雜志上發(fā)表的一項新研究中，南加州大學（University of Southern California，USC）的科學家們利用實驗室培養(yǎng)的人類大腦結構——類器官（Organoids），揭示了為何會出現(xiàn)這種情況以及如何降低風險。

研究于2024年4月4日發(fā)表在《Cell Stem Cell》（最新影響因子：23.9）雜志上

在這項研究中，南加州大學干細胞（USC Stem Cell） Justin Ichida 實驗室的前博士后研究員 Jesse Lai 和博士研究生 Joshua Berlind 利用來自人類患者的干細胞在實驗室中培養(yǎng)出被稱為類器官的基本大腦結構。

接著，他們用高強度超聲波損傷這些類器官。

受損的類器官表現(xiàn)出與 TBI 患者相同的一些特征，包括神經(jīng)細胞死亡和 tau 蛋白以及 TDP-43 蛋白的病理變化。

科學家們發(fā)現(xiàn)，TDP-43 的病理變化在來自 ALS 或額顳葉失智患者的類器官中更為普遍，這使得他們的神經(jīng)細胞在受傷后更容易出現(xiàn)功能障礙和死亡。

用綠色標記神經(jīng)元的類器官

這表明，對于有遺傳傾向的患者，TBI 可能會進一步增加患這些疾病的風險。

受傷最嚴重的神經(jīng)細胞是位于類器官深層的信息傳遞細胞——興奮性神經(jīng)元。

在尋找保護這些神經(jīng)元免受 TBI 影響的方法時，科學家們發(fā)現(xiàn)了一種名為 KCNJ2 的基因，它含有制造通道的指令，這些通道能夠選擇性地允許鉀離子通過細胞膜，從而有助于肌肉收縮和放松。

在創(chuàng)傷性腦損傷后，抑制這種基因對來自 ALS 患者和非 ALS 患者的類器官以及小鼠都具有保護作用。

“靶向 KCNJ2 可能減少創(chuàng)傷性腦損傷后神經(jīng)細胞的死亡，” USC 的 John Douglas 法國阿爾茨海默病基金會（John Douglas French Alzheimer’s Foundation）干細胞生物學和再生醫(yī)學副教授、USC Eli 和 Edythe Broad 再生醫(yī)學和干細胞研究中心的主要研究員 Ichida 說道。

“這可以作為創(chuàng)傷性腦損傷后的治療方法，也可以作為運動員和其他高風險人群的預防措施，具有潛在的應用價值。”

創(chuàng)立于1885年的南加州大學凱克醫(yī)學院

“類器官”（Organoids），是指利用成體干細胞或多能干細胞進行體外三維（3D）培養(yǎng)而形成的具有一定空間結構的組織類似物。盡管類器官并不是真正意義上的人體器官，但它們能夠在結構和功能上模擬真實器官，重現(xiàn)對應器官的部分功能，從而提供一個高度生理相關系統(tǒng)。這些類器官能夠最大程度地模擬體內(nèi)組織結構及功能并能夠長期穩(wěn)定傳代培養(yǎng)。

參考文獻

Source：Keck School of Medicine of USC

Organoids reveal how to protect the brain against dementia and ALS following traumatic injury, according to study

Reference：

Jesse D. Lai, Joshua E. Berlind, Gabriella Fricklas, Cecilia Lie, Jean-Paul Urenda, Kelsey Lam, Naomi Sta Maria, Russell Jacobs, Violeta Yu, Zhen Zhao, Justin K. Ichida. KCNJ2 inhibition mitigates mechanical injury in a human brain organoid model of traumatic brain injury. Cell Stem Cell, 2024; 31 (4): 519 DOI: 10.1016/j.stem.2024.03.004

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       原文標題 : 類器官揭示了如何在創(chuàng)傷后保護大腦免受失智和ALS的傷害