干细胞研究揭示了创伤后应激障碍患者的神经元对压力的反应
来自患有创伤后应激障碍(PTSD)的战斗退伍军人的干细胞来源的神经元与来自没有创伤后应激障碍的退伍军人的神经元对应激激素的反应不同，这一发现可以为遗传学如何使人在遭受创伤后更容易患上创伤后应激障碍提供见解。
这项研究发表于10月20日自然神经科学首次使用诱导多能干细胞模型研究PTSD。该研究是由来自西奈山伊坎医学院、詹姆斯J.彼得斯退伍军人事务医疗中心、耶鲁医学院和纽约干细胞基金会研究所(NYSCF)的科学家团队进行的。
创伤后应激障碍会在严重创伤后发展，对退伍军人和平民来说都是一个巨大的公共卫生问题。然而，遗传和环境因素对个体临床结果的贡献仍然未知。为了弥补这一信息鸿沟，研究小组研究了39名患有和没有创伤后应激障碍的战斗退伍军人，他们是从布朗克斯的詹姆斯J彼得斯退伍军人事务医疗中心招募的。退伍军人接受了皮肤活组织检查皮肤细胞被重新编程成诱导多能干细胞。
“将细胞重新编程为诱导细胞多能干细胞就像把细胞带回胚胎时期，并有能力生成身体的所有细胞，”伊坎西奈山精神病学和神经科学教授雷切尔·耶胡达博士说，她是詹姆斯·j·彼得斯退伍老兵事务医疗中心心理健康主任，也是这篇论文的高级作者。“然后，这些细胞可以分化为神经元，这些神经元具有与创伤发生前人脑细胞相同的特性，从而改变它们的功能。来自这些神经元的基因表达网络反映了由遗传和非常早期的发育贡献引起的早期基因活动，因此它们反映了‘战斗前’或‘创伤前’的基因表达状态。”
“两个人可以经历同样的创伤，但他们不一定都患上创伤后应激障碍，”克里斯汀·布伦南博士、耶鲁大学医学院精神病学教授伊丽莎白·米尔斯和纽约scf -罗伯逊干细胞研究员校友解释说，他们共同领导了这项研究。“在患有和没有创伤后应激障碍的人的脑细胞中进行的这种类型的建模有助于解释遗传如何使人更容易患创伤后应激障碍。”
为了模拟引发创伤后应激障碍的应激反应，科学家们将诱导的多能干细胞来源的神经元暴露在应激激素氢化可的松中，氢化可的松是人体自身皮质醇的合成版本，用于“战斗或逃跑”反应的一部分。
耶胡达博士解释说:“向这些细胞中添加压力激素模拟战斗的生物效应，这使我们能够确定不同的基因网络如何动员以应对脑细胞中的压力暴露。”
利用基因表达谱和成像技术，科学家们发现PTSD患者的神经元对这种药理学触发物高度敏感。科学家们还能够识别出暴露于应激激素后反应不同的特定基因网络。
在ptsd患者的细胞内
迄今为止，大多数类似的PTSD研究都使用了患者的血液样本，但由于PTSD根植于大脑，科学家们需要一种方法来捕捉易患PTSD的个体的神经元是如何受到压力影响的。因此，研究小组选择使用干细胞，因为它们具有独特的功能，可以为患者提供特定的、非侵入性的大脑窗口。
布伦南德博士说:“你不能轻易地进入活人的大脑并取出细胞，所以干细胞是我们检查病人神经元行为的最佳方法。”
NYSCF的科学家们使用了他们的可扩展的自动化机器人系统-NYSCF全球干细胞阵列——创建干细胞然后是PTSD患者的谷氨酸神经元。谷氨酸神经元帮助大脑发送兴奋性信号，以前与创伤后应激障碍有关。
“因为这是第一个使用PTSD干细胞模型的研究，所以研究大量的个体很重要，”丹尼尔·保罗博士说，他是NYSCF发现与平台开发的高级副总裁，也是这项研究的联合负责人。“在这项研究的规模上，自动化是必不可少的。通过阵列，我们可以制造标准化的细胞，允许在众多个体之间进行有意义的比较，指出可能对发现新治疗方法至关重要的关键差异。”
利用应激性创伤后应激障碍细胞的特征进行新的治疗
该团队的基因表达分析显示，在应激激素暴露后，有ptsd倾向的神经元中有一组基因特别活跃。
保罗博士指出:“重要的是，我们在神经元中发现的基因特征在患有创伤后应激障碍的死者的大脑样本中也很明显，这告诉我们干细胞模型能够相当准确地反映出在世患者的大脑中发生了什么。”
此外，PTSD和非PTSD细胞对压力的反应之间的区别可以为预测哪些人患PTSD的风险更高提供信息。
“真正令人兴奋的是，我们的发现为加速PTSD的诊断和治疗提供了机会，”保罗博士继续说道。“重要的是，拥有一个强大的干细胞模型为在培养皿中进行药物筛选提供了理想的途径，即使在不同的患者群体中也是如此。”
布伦南德博士补充说:“我们正在努力寻找已经被批准的药物，可以逆转我们在神经元中看到的超敏反应。”“这样，我们发现的任何药物都能以最快的速度帮助患者。”
研究人员计划继续利用他们的诱导多能干细胞模型，进一步研究本研究确定的遗传风险因素，并研究PTSD如何影响其他类型的疾病大脑细胞，有助于拓宽治疗发现的机会。
NYSCF临时首席执行官德里克·罗西博士说:“NYSCF非常自豪地与世界一流的科学家合作，从PTSD患者身上产生了有史以来第一个诱导多能干细胞模型，这是这项具有里程碑意义的研究的一部分。”“这项合作工作强调了干细胞建模在研究和揭开具有挑战性的疾病以及发现可能导致急需治疗的创新策略方面的独特价值。”
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