科学家们发现了一种不寻常的脑细胞类型,这种细胞可能在进行性多发性硬化症(MS)中发挥关键作用,很可能是导致该疾病特征性持续炎症的原因。这项今日发表在《神经元》杂志上的发现,是理解驱动该疾病的复杂机制的重要一步,并为研究更有效的治疗方法提供了有希望的新途径。
多发性硬化症是一种慢性疾病,免疫系统错误地攻击大脑和脊髓,破坏大脑与身体之间的通信。虽然许多人最初会经历复发和缓解,但很大一部分人会转变为进行性多发性硬化症,这一阶段的特点是神经功能稳步下降,且治疗选择极为有限。
为了模拟疾病发生过程,英国剑桥大学和美国国家衰老研究所的研究人员从进行性多发性硬化症患者身上提取皮肤细胞,并将其重编程为诱导性神经干细胞(iNSCs),这是一种能够分裂并分化为各种脑细胞类型的未成熟细胞。
通过这种"培养皿中的疾病"方法,研究团队观察到培养的脑细胞中有一部分不知何故回到了更早的发育阶段,转变为一种称为类放射状胶质细胞(RG-like cells)的不寻常细胞类型。值得注意的是,这些细胞具有高度特异性,在来自进行性多发性硬化症患者的iNSC系中出现的频率大约是对照组的六倍。因此,它们被指定为疾病相关类放射状胶质细胞(DARGs)。这些DARGs表现出放射状胶质细胞的特征——放射状胶质细胞是在大脑发育过程中起支架作用的特化细胞,具有分化为各种神经细胞类型的能力。本质上,它们既作为结构支持,又作为基本构建模块,使其对正常大脑发育至关重要。出乎意料的是,DARGs不仅回归到"婴儿"状态,还表现出早衰(衰老)的标志特征。
这些新发现的DARGs具有独特的表观遗传谱系——调控基因活性的化学修饰模式——尽管影响这种表观遗传景观的因素尚不清楚。这些修饰导致对干扰素的过度反应,干扰素是免疫系统的"警报信号",这可能有助于解释在MS中观察到的高炎症水平。
剑桥大学临床神经科学系的联合高级作者Stefano Pluchino教授表示:"进行性MS是一种真正具有破坏性的疾病,有效的治疗方法仍然难以捉摸。我们的研究揭示了一个以前未被重视的细胞机制,该机制似乎对驱动疾病进行阶段的慢性炎症和神经退行性变至关重要。本质上,我们发现的胶质细胞不仅功能失调——它们还主动扩散损伤。它们释放炎症信号,促使附近脑细胞过早衰老,助长了加速神经退行性变的有毒环境。"
研究团队通过与进行性多发性硬化症患者的人类数据交叉参考验证了他们的发现。通过分析单细胞水平的基因表达模式——包括探索死后MS脑组织中RNA空间背景的新数据——他们确认DARGs特异性地定位于慢性活动性病变中,这些是大脑中受损最严重的区域。重要的是,DARGs被发现在炎症免疫细胞附近,支持它们在协调进行性多发性硬化症特征性破坏性炎症环境中的作用。
通过在体外分离和研究这些致病细胞,研究人员旨在探索它们与其他脑细胞类型(如神经元和免疫细胞)的复杂相互作用。这种方法将有助于解释导致进行性多发性硬化症疾病进展的细胞串扰,为潜在的致病机制提供更深入的见解。
剑桥大学临床神经科学系该研究的共同首席作者Alexandra Nicaise博士补充道:"我们现在正致力于探索DARGs背后的分子机制,并测试潜在治疗方法。我们的目标是开发能够纠正DARGs功能障碍或完全消除它们的疗法。如果我们成功,这可能会为进行性多发性硬化症带来首批真正改变疾病的疗法,为成千上万患有这种致残性疾病的人带来希望。"
迄今为止,DARGs仅在少数疾病中被发现,如胶质母细胞瘤和脑海绵状血管瘤(异常血管簇)。然而,这可能是因为科学家们此前缺乏找到它们的工具。Pluchino教授及其同事相信,他们的方法可能会揭示DARGs在其他形式的神经退行性疾病中也扮演着重要角色。
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