一个来自中国的个人故事推动了罗格斯大学研究,揭示罕见基因突变如何保护大脑
罗格斯大学神经科学家彭江(Peng Jiang)访问中国安徽省千山市家乡时,一位邻居来到他父母家中讲述的故事令他久久难忘。
这位邻居的母亲在60岁出头被诊断出阿尔茨海默病。经历近十年的病情恶化后,她已无法认出自己的儿子。某天清晨,她温柔地望着儿子问道:“你母亲近况如何?她还好吗?”
当邻居回忆这一幕时不禁泪流满面。他告诉彭江,阿尔茨海默病在家族中遗传,他担心自己的孩子未来也会目睹他如自己见证母亲记忆消逝那样逐渐衰退。
这场发生在数年前的对话,成为彭江职业生涯的转折点。作为文理学院细胞生物学与神经科学系副教授,彭江当时已深入阿尔茨海默病研究,但这次经历让他带着更迫切的使命感返回实验室。
“目前仍无有效疗法的事实,不断激发我探索新治疗方案的决心,”彭江表示,他同时是罗格斯大脑健康研究所(Rutgers Brain Health Institute)的教职人员。
如今,彭江与神经科学同事金梦梦(Mengmeng Jin,该研究第一作者)取得了一项可能重塑科学家对阿尔茨海默病治疗认知的发现。他们发表在《自然·神经科学》(Nature Neuroscience)的研究,确认了一种罕见基因突变能保护大脑免疫细胞免受疾病典型损伤。
“我们认为这是该领域的重大突破,”彭江说,“我们不再仅关注增加患病风险的突变,而是寻找能赋予大脑韧性的保护性突变。”
彭江指出,这项工作标志着阿尔茨海默病研究方向的转变。科学家或许不再仅聚焦于清除有毒蛋白,而是强化大脑自身防御系统以维持其长期韧性与健康。
研究显示,携带特定突变的脑免疫细胞(小胶质细胞)能保持年轻状态,避免通常损害脑细胞的长期炎症,从而增强阿尔茨海默病抵抗力;而未突变细胞则呈现明显退化。
对彭江而言,科学研究与人文影响密不可分。
“我们正尝试向自然学习,利用这种天然存在的突变开发治疗方案,”他说。
我们认为这是该领域的重大突破。我们不再仅关注增加风险的突变,而是寻找能赋予韧性的保护性突变。
彭江
细胞生物学与神经科学系副教授
携带三份21号染色体的唐氏综合征患者,因脑内毒性蛋白加速积聚,几乎都会发展为早发性阿尔茨海默病。然而,少数唐氏综合征患者表现出显著韧性——尽管存在相同病理积聚,却从未发展为痴呆。
这一现象促使罗格斯团队研究在少量唐氏综合征患者免疫细胞中发现的罕见突变CSF2RB A455D的生物学效应。他们的研究揭示了该突变此前未知的功能,为影响神经退行性疾病风险的机制提供了新见解。
研究团队聚焦于小胶质细胞——作为大脑"清洁工"的免疫细胞,负责清除废物并保护神经元。利用干细胞技术,研究人员培育出携带该突变的人类小胶质细胞,并将其植入小鼠脑中构建嵌合小鼠脑模型,从而观察这些人类细胞在活体脑环境中的功能。随后,这些小鼠暴露于阿尔茨海默病相关蛋白中。
研究结果令科学家们惊讶。携带突变的小胶质细胞保持年轻状态,避免了通常损害脑细胞的长期炎症。这些细胞更高效地清除有害蛋白,并更好地保护邻近神经元。
当研究人员将突变与未突变的小胶质细胞共同置于含阿尔茨海默病相关蛋白的脑环境中时,突变细胞逐渐占据主导。未突变细胞随时间变弱,而突变细胞保持强健,有效刷新了大脑免疫系统。这种效应不仅出现在唐氏综合征患者的细胞中,也存在于普通人群的细胞中。
“我们移植细胞后注入病理蛋白,”博士后研究员金梦梦解释道,“观察人类小胶质细胞的反应。”
科学家们表示,这一发现为新治疗策略打开大门。一种方法是将经工程化改造携带保护性突变的小胶质细胞移植入患者大脑;另一种可能采用基因疗法,将突变直接引入现有小胶质细胞,有望恢复其抵御阿尔茨海默病损伤的能力。
参与本研究的其他罗格斯大学科学家包括:细胞生物学与神经科学系博士生马子元(Ziyuan Ma)、博士后研究员党瑞(Rui Dang)、前博士后研究员张海威(Haiwei Zhang)、前本科生研究员瑞秋·金(Rachael Kim)以及研究生研究员艾娃·帕佩蒂(Ava Papetti)。加州大学欧文分校(University of California, Irvine)、格莱斯顿研究所(Gladstone Institutes)、佛罗里达国际大学(Florida International University)和中国南京医科大学(Nanjing Medical University)的科学家也为此研究作出贡献。
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