用于研究阿尔茨海默病和测试药物的迷你大脑模型

人类和啮齿类动物之间存在巨大差异，尤其是在大脑结构方面。一项新研究创建了一个微型大脑模型，该模型使用人类干细胞技术来研究阿尔茨海默病。

《技术网络》网站8月3日消息

由世界知名的癌症、糖尿病和其他威胁生命的疾病的研究和治疗中心希望之城（City of Hope）领导的研究人员开发了一个强大的微型大脑平台，用于研究阿尔茨海默病的机制原因并测试开发中的失智症药物。这项新研究近日发表在《先进科学》（Advanced Science）杂志上。

研究于2021年8月2日发表在《Advanced Science》（最新影响因子：16.806）杂志上

“由于对阿尔茨海默病的病理机制了解不完全，阿尔茨海默病的药物开发遇到了挑战，”神经科学Herbert Horvitz教授、希望之城贝克曼研究所（Beckman Research Institute of City of Hope）的发育和干细胞生物学系干细胞生物学研究部主任Yanhong Shi博士说。

Yanhong Shi博士

“这个领域的临床前研究主要使用动物模型，但人类和啮齿动物等动物之间存在巨大差异，尤其是在大脑结构方面。我们在希望之城创建了一个微型大脑模型，该模型使用人类干细胞技术来研究阿尔茨海默病，并有望帮助找到治疗这种毁灭性疾病的方法。”

希望之城的研究人员能够使用源自人类诱导多能干细胞 (hiPSC) 技术的“大脑类器官”模拟散发性阿尔茨海默病，这是该病最常见的形式。由于阿尔茨海默病是一种衰老性疾病，科学家们将模型暴露于血清中，以模拟与年龄相关的血脑屏障破坏。然后他们通过不同的实验运行类器官，以测试已知的阿尔茨海默病生物标志物，包括淀粉样蛋白斑块和 tau蛋白缠结水平升高以及与认知能力下降相关的突触断裂，以及由该病引起的其他病理表型。

据阿尔茨海默病协会报告，超过 600 万美国人患有阿尔茨海默病，其死亡人数超过乳腺癌和前列腺癌的总和。令人心碎的退行性疾病不仅会影响被诊断出患有这种疾病的人，还会影响他们的主要照顾者、家人和朋友。目前尚无治愈方法，可用的治疗方法仅针对症状而不是根本原因。

“其他使用大脑类器官检查阿尔茨海默病的研究使用了表型年轻的微型大脑模型，但要真正了解阿尔茨海默病发作时会发生什么，我们需要使用与年龄相关的模型，这就是我们在这个研究项目中所做的微型大脑到血清，”该研究的第一作者、希望之城的博士后研究员Xianwei Chen博士说，“我们相信我们生成的与年龄相关的大脑类器官将为我们提供一个强大的平台，为我们找到影响人体最复杂器官的疾病的有效治疗方法。”

使用大脑类器官的临床前研究发现，暴露于血液中的血清会诱发多种阿尔茨海默病症状，这表明针对多种病理改变的联合疗法可能比目前正在开发的单靶点疗法更有效。研究人员研究了迟发性或散发性阿尔茨海默病，这种疾病占大多数病例（95% 是散发性，5% 是遗传性的）。他们发现尝试单一疗法（例如仅抑制淀粉样蛋白或 tau 蛋白）并不能分别降低 tau 蛋白或淀粉样蛋白的水平，这表明这两种关键生物标志物可能独立地导致疾病进展。此外，暴露于血液中的血清（模仿渗漏的血脑屏障）可能导致突触连接（帮助大脑记住事物并正常运作）中断。

转化基因组学研究所 (TGen) 神经基因组学教授 Matt Huentelman 博士说，希望之城开发的大脑模型为研究这种夺取记忆的疾病的新兴疗法提供了新途径。Huentelman 是阿尔茨海默病遗传研究的权威专家，但并未参与这项研究。

“使用在希望之城领导的这项研究中开发的模型可以帮助加速对潜在治疗方案的评估，为阿尔茨海默病患者及其家人带来新的希望，”他说。

创立于1913年的希望之城国家医疗中心

参考文献

Source：City of Hope

Mini Brain Models Used To Study Alzheimer’s and Test Drugs

Reference：

Chen X, Sun G, Tian E, et al. Modeling sporadic alzheimer’s disease in human brain organoids under serum exposure. Adv Sci. 2021:2101462. doi: 10.1002/advs.202101462