根据最新研究,已知会导致婴儿严重神经发育疾病的基因错误也与青少年和成人时期帕金森病的发展有关。
发表在《神经病学年鉴》(Annals of Neurology)上的这项研究关注了一个名为EPG5的基因。该基因的错误已知会导致维西综合征(Vici syndrome)——一种罕见且严重的遗传性神经发育疾病,早期出现并影响多个器官系统。现在,伦敦国王学院(King's College London)、伦敦大学学院(University College London, UCL)、科隆大学(University of Cologne)和马克斯·普朗克衰老生物学研究所(Max Planck Institute for Biology of Ageing)的研究人员发现,同一基因的错误与导致更常见的年龄相关疾病(如帕金森病和痴呆)的神经细胞变化有关。
伦敦国王学院儿科神经病学教授、该研究的主要和共同资深作者海因茨·云格布鲁特(Heinz Jungbluth)教授表示:"这项由患者组织支持的研究源于我们早先的观察,即维西综合征患儿亲属似乎有更高的帕金森病风险。此前,我们国王学院的团队已发现EPG5是导致该疾病的原因。"
"我们的研究表明,尽管超罕见疾病(如维西综合征,目前英国已知患者不足10名)很少被视为优先研究对象,但对这类疾病的研究可能为更常见的疾病提供重要见解,并带来重大的公共卫生效益。理解这些毁灭性且往往危及生命的疾病的病因对治疗开发至关重要,从而为患者及其家庭带来希望。"
马克斯·普朗克衰老生物学研究所所长亚当·安特比(Adam Antebi)补充道:"我们对这项工作感到兴奋,因为它表明维西综合征EPG5缺陷可触发早发性类帕金森病,将儿科和年龄相关神经退行性病理联系起来。"
在这项迄今为止同类研究中规模最大的研究中,科学家团队分析了来自全球211名具有EPG5罕见错误的个体的临床和遗传数据。他们发现,这些基因错误的影响比先前所知更为广泛和多变——一些个体在出生前或出生后不久就出现了危及生命的维西综合征形式,而另一些则表现出较轻的症状,包括运动、语言和学习方面的迟缓。
研究人员还发现,研究中的一些患者在青少年或成年早期发展出神经细胞退化,导致帕金森病和痴呆。在某些病例中分析的脑部扫描显示脑部铁质异常堆积,这是其他密切相关的神经发育障碍的特征。
UCL皇后广场神经病学研究所的该研究共同第一作者雷扎·马鲁法安(Reza Maroofian)博士表示:"我们的发现将EPG5 dysfunction与帕金森病联系起来,突显了神经发育和神经退行性疾病在机制上的相互关联,并增加了此类疾病的名单。这项研究强调了罕见儿科脑部疾病如何帮助我们理解更常见的成人发病神经退行性疾病,如帕金森病和痴呆。"
EPG5基因参与一个称为自噬(autophagy)的重要细胞过程,细胞通过此过程分解不需要或受损的组分,并将其回收为新部件或处理掉。EPG5产生的蛋白质参与这一过程的最后阶段——将待处理的部件连接到细胞的废物处理单元以从细胞中移除。
为探索其发现背后的生物学机制,研究人员使用了患者来源的细胞和模式生物,包括小鼠和微小线虫C. elegans,并在EPG5中引入错误。这些实验表明,该基因的遗传错误会破坏细胞清除受损组分的能力,导致与帕金森病密切相关的蛋白质堆积。
"我们从这种单基因疾病患者家庭中学到了很多,特别是在EPG5在衰老过程中对神经元健康的作用方面。"该研究共同第一作者、马克斯·普朗克衰老生物学研究所客座科学家霍尔莫斯·达夫萨里(Hormos Dafsari)表示。
云格布鲁特教授同时也是盖伊和圣托马斯NHS基金会信托伊芙琳娜伦敦儿童医院(Evelina London Children's Hospital, Guy's and St Thomas' NHS Foundation Trust)的儿科神经病学顾问,他表示:"以EPG5为例,我们的发现表明早期发作的神经发育障碍和晚期发作的神经退行性障碍存在终生连续性,更具体地说,异常神经发育和退化通过同一基本细胞机制联系起来,这一机制在不同物种中保持一致。"
伦敦国王学院功能基因组学高级讲师、该研究共同资深作者马诺利斯·凡托(Manolis Fanto)博士补充道:"该项目突显了基础神经科学家和临床神经科学家合作的重要性,以揭示遗传性疾病的复杂机制后果,贯穿所有生命阶段。"
该研究为自噬错误如何支撑一系列终身神经系统疾病提供了新的理解,并可能为针对这些共同疾病驱动因素的未来治疗铺平道路。
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