干细胞研究:老年痴呆症的临床策略与应用前景
随着全球人口老龄化的加剧,老年痴呆的发病率呈急剧上升趋势。老年痴呆的病症特点是:海马和大脑皮层由于神经元死亡而极端萎缩,主要临床表现为:认知、行为及生活等能力下降,造成患者家庭巨大的人力、物力和财力的消耗。所以,如何治疗老年痴呆已成为世界科学家和医疗机构的首要目标。
多能干细胞
体细胞转化成IPS
早在2006年,日本京都大学Shinya Yamanaka在世界著名学术杂志《细胞》上率先报道了诱导多能干细胞的研究。他们把Oct3/4,Sox2、c-Myc和Klf4这四种转录因子基因克隆入病毒载体,然后引入小鼠成纤维细胞,发现可诱导其发生转化,产生的iPS细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都与胚胎干细胞相似。
体细胞直接转化
大量的试验结果显示:一些体细胞可以直接转化为一个不同谱系的细胞,避免了iPS的重新编程和转换。在一项研究中,有五种转录因子(Mash1、Ngn2、Sox2、Nur1、Pitx3)存在的情况下,成纤维细胞可以直接重新编程成多巴胺能神经元。
神经干细胞
体内存在的神经干细胞
与多能干细胞相比,专能干细胞的分化能有限。举一个例子,神经干细胞作为(NSCs)专能干细胞的一种,它只能分化为诸如:星形胶质细胞、神经元和少突胶质细胞等神经类细胞。
神经干细胞转化神经元
在干扰素-γ存在的情况下,神经干细胞可以很容易地分化为神经元,这使得它成为了治疗老年痴呆症的良好干细胞来源。
间充质干细胞
间充质干细胞也是一种多能干细胞,主要从脂肪、胎盘、脐带血、骨髓、肌肉等组织中获取。而其中脂肪来源的间充质干细胞是治疗老年痴呆症首选。早在2000年,就一项研究表明:间充质干细胞可以分化为神经谱系细胞,具有改善老年痴呆症的作用。
老年痴呆症的治疗策略
淀粉样假说
目前,老年痴呆症的病因及发病机制尚未阐明。常见的老年痴呆症治疗策略之一是:淀粉样假设。它是通过除去有生物毒性的可溶β淀粉样蛋白,来实现对老年痴呆症的治疗效果。
神经干细胞激活
除了淀粉样假说的治疗策略外,研究人员提出新的治疗方式。他们通过激活脑SVG和DG神经干细胞来促进神经信息传输。
外源性修复
第三种治疗老年痴呆症的方法是:外源性修复。在这种方法中,用于治疗的细胞可以从病人体内获取,并在体外重新编程成多能干细胞,然后移植回病人体内。
结论
根据世卫公布的数据,2016年全球前十大死亡原因中老年痴呆排在了第五位。老年痴呆症不仅使患者失去了生活能力,还增加了受伤致残的几率。为了战胜这疾病,科学家们通过多项干细胞治疗老年痴呆的试验,来论证治疗的有效性,最终试验结果表明:干细胞可以改善啮齿动物的学习和记忆功能。同时,在过去的十年中,已有多项干细胞治疗老年痴呆症的临床试验注册,其中有三个试验已进入临床第二个阶段。相信在不久的将来,随着干细胞的不断发展,会让老年痴呆症的治愈成为可能。
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【参考资料】
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本文选自该刊,主要介绍了关于干细胞治疗老年痴呆症(阿尔茨海默病 AD)的全新进展。原文请参阅:Ahmed J, Rahman H. Progression of Treating Alzheimer’s Disease with Stem Cell-based Therapies[J]. International Annals of Science, 2020, 8(1): 38-46.