目前帕金森病(PD )仍是一种无法治愈的疾病,目前的医学手段甚至不能延缓病理进展,只能通过对症疗法控制患者的身体症状。 研究生命之源的基因技术,有可能治好帕金森病吗?
治好老年人的病,人类可以活到150岁
美国老年病学家斯塔德说,“150年后,人类可以活到150岁。 但是,现在也有很多现代医学无法治愈的疾病,人类的器官和功能的衰老似乎是岁月不可逆的。
帕金森病,世界上第二大神经退行性疾病,主要是多巴胺能神经元的死亡和缺损。 在成熟的神经系统中,神经元一般不再生,死了就永久。 因此,现在没有治愈的治疗方法,只能早期预防疾病症状,及时用药来控制。 65岁以上人群中发病率约为1%,诊断为帕金森病时,临床上主要表现为静止性震动、运动延迟、肌肉强直和姿势步态异常,随着疾病的进一步发展全身僵硬,生活无法自立,甚至可能长期卧床不起。
帕金森病患者的大脑缺少一种叫做多巴胺的化学物质。 多巴胺是神经递质,就像大脑的特殊传播兵一样,将神经系统发出的命令适度正确地传达给肌肉,指挥肌肉的工作,多巴胺不足,神经控制命令不能正确传达的话,这些手脚就会变得不服从。
目前主流的治疗方式是暂时治疗的,但很难治愈
目前药物治疗仍是帕金森治疗的主要方式,包括复方左旋多巴制剂、多巴胺受体激动剂、单胺氧化酶抑制剂、抗胆碱制剂和金刚胺等。 其中,左旋多巴是临床治疗帕金森病的“金标准”,是所有其他药物治疗失效后的“最终武器”,左旋多巴有应用的“蜜月期”,一般在3~5年后突然失效,伴有患者健康状况的急剧下降
帕金森病的发病机制主要是黑质纹状体区域多巴胺能神经元丢失引起的纹状体神经元接收兴奋性和抑制性信号不平衡,“金标准”左旋多巴是通过外源性补充多巴胺导致纹状体多巴胺能神经元丢失的机制
但是,“外部援助”总的来说不能完全替代自己的神经元功能,尽管多巴胺水平上升,在功能缺损领域发挥作用(引起神经症状和药源性运动症状等锥体外副作用)也根据神经活动的需要适时
也许有必要让大脑积极参与抵抗帕金森病和脑功能修复的过程。 生物工程技术,特别是基因编辑技术的发展为我们提供了这样的可能性。
基因编辑技术期待“容易治愈,容易治愈”。
基因编辑(gene editing ) :一种可以改变生物基因组特定目的基因的新的比较正确的基因工程技术或过程。 早期的基因工程技术只是将外来或内源性遗传物质随机插入宿主基因组,基因编辑可以定点编辑想编辑的基因。
基因治疗(gene therapy ) :将外来正常基因导入靶细胞,纠正或补偿缺陷和异常基因引起的疾病,将外来基因通过基因转移技术插入患者的适当受体细胞,对外来基因制造的产物治疗某种疾病基因治疗是利用基因编辑这一手段进行疾病治疗的方式。
帕金森病主要是由纹状体——负责脑内运动控制的区域的特定神经元丢失引起的,我们知道患者第一次出现症状时神经元丢失了50-70%。 成人大脑神经元能否再生一直是争论的话题,现在,只有大脑的几个特定区域可能存在少量神经元的新生。 那么,可以让纹状体区域的其他神经细胞代偿原来的多巴胺能神经元的功能吗?
关于这个问题,中国科学家可能提供了一种回答。 4月8日,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室杨辉研究员及博士周海波在顶级杂志《Cell》期刊上在线发表了《通过CRISPR-CasRx介导的胶质细胞向神经元的转分化治疗神经性疾病》篇研究论文
大脑中除了传递信息的神经元外,还存在大量的胶质细胞,其中星形胶质细胞在大脑中最多,约为神经元的10倍,在神经元周围起着支持、营养、保护等作用,与神经元一样发育自胚胎外胚层。 研究者利用被称为CRISPR-CasRx的系统定向抑制Ptbp1系统,实现了星形胶质细胞向多巴胺能神经元的转化,研究表明该技术有效地改善了小鼠的运动能力。
对细胞来说,基因的表达是非常细致的工作,差异的毫米份额是千里。 控制传统基因表达的方法比较粗鲁,经常过于正面,会带来意想不到的副作用。 更麻烦的是,传统的方法只能实现细胞培养皿中特异的神经元分化。
因此,如何在体内安全地实现神经元分化,治疗不同的神经退行性疾病成为技术攻关的关键。
中国科学家这次提出的CRISPR-CasRx系统定向抑制Ptbp1系统实现了精确激活指定基因表达的系统,为“细胞再就业”提供了可控的过程监督管理。
一般来说,就是在正确的扶正身边打工,有潜力的细胞再就业,成为神经元细胞。
除了让星形胶质细胞“跳槽”多巴胺神经元的功能外,增强星形胶质细胞对神经元的营养、修复功能,同样有助于减轻患者的神经功能障碍。
研究者通过基因编辑技术增强了星形胶质细胞内神经营养因子的表达和释放,实现了黑质及其纹状体轴突末端退化的多巴胺能神经元的恢复。
第二个方法是让剩下的活着的神经元细胞加班,使多巴胺加倍。
另一方面,相对于外源性补充多巴胺,剩余神经元通过增强合成多巴胺的能力能起到同样的作用吗? 根据英国牛津生物医药公司(Oxford BioMedica )发布的I/II期临床研究数据,分发用于多巴胺合成的3个基因以增加纹状体多巴胺水平,6个月和12个月后进展型帕金森病患者的工作功能
第三种方法:直接参与受损神经元的下游功能,消除上游异常信号的错误影响。
帕金森病的本质是多巴胺能神经元特异性丧失引起的纹状体及其下游神经活动的兴奋性抑制性失衡,脑深部电刺激术或神经核破坏抑制下游丘脑的正常活动,通过解除纹状体丘脑的抑制性兴奋性失衡来发挥作用研究表明,基因编辑通过增强丘脑核神经元抑制性神经递质-氨基丁酸合成限速酶GAD65的表达及其介导的抑制功能,可以有效改善帕金森病大鼠模型的相关症状,而且效果对高频脑电刺激
结语
帕金森病是神经退行性疾病,目前的治疗主要以对症疗法为主,补充外源性缺失的神经递质多巴胺,通过药物和手术手段同时抑制胆碱能神经元活动和下游丘脑活动,恢复纹状体的兴奋性抑制性平衡但是,这些治疗方法都是“被动”的,牺牲了一部分正常的脑功能来实现,可以在短期内控制症状,但不能有效地延缓疾病的病理进展。
基因编辑技术为此提供了新的思路,但在临床上应用还有很长的路要走。 通过编辑神经元或星形胶质细胞的特定功能基因,增强神经细胞本来的功能,或实现星形胶质细胞向神经元的“转行”,大脑神经细胞积极参与功能代偿、疾病抵抗的过程,对细胞本来的精密控制
帕金森病的基因治疗是目前的重点研究方向之一,有些治疗方案已经开展临床试验,但目前还没有正式上市的基因治疗方案。 另外从现在开始,基因治疗在帕金森病领域有良好的前景,但摆在很多学者面前还有很长的路要走,如载体的选择、药物剂量与时间窗的关系、不同的注射部位对病情的影响,上述问题都是进一步的研究但是,不可否认,基因疗法疗效稳定,安全性高,堪比药物。 今后,随着医学技术的进步,基因编辑技术的高速发展相信会给基因治疗带来无限的可能性。