在不冷却的情况下,增加大脑中的“冷休克”蛋白可以保护小鼠免受神经退行性疾病的侵害
剑桥和柏林的科学家使用一种基因疗法来提高老鼠大脑中所谓的“冷休克蛋白”的水平,保护它们免受朊病毒疾病潜在的毁灭性影响。
这一发现是朝着利用冷却的保护作用迈出的一步大脑治疗急性脑损伤患者,甚至预防痴呆症,如阿尔茨海默氏症。
当身体明显降温时,RBM3的水平就会增加,这种分子被称为冷休克蛋白质一种首先在冬眠动物身上观察到的现象。据认为,在冬眠期间,这种蛋白质有助于保护大脑免受损伤,并允许它继续形成新的连接。
2015年,Giovanna Mallucci教授和同事在小鼠实验中发现,RBM3可以保护大脑免受与错误折叠蛋白质积累相关的损伤,这可能导致各种形式的痴呆症,如阿尔茨海默氏症和帕金森病朊病毒疾病比如克雅氏病(CJD)。
诱导低温疗法用于治疗重症监护室的病人——包括新生儿和创伤性脑损伤患者——病人被置于昏迷状态,他们的大脑冷却以防止损伤。但这也带来了相关的风险,比如凝血和肺炎。是否可以利用冷休克蛋白来治疗患者,而不需要冷却身体,从而为急性脑损伤提供更安全的治疗方法,或保护大脑免受痴呆症的侵害?
在发表于分子医学,剑桥大学英国痴呆症研究所和柏林化学与生物化学研究所的科学家们研究了一种被称为反义寡核苷酸(ASOs)的基因疗法是否可以增加小鼠大脑中冷休克蛋白的水平,从而保护它们。
研究小组检查了编码产生冷休克蛋白的基因,发现它含有一种在正常情况下阻止其表达的关键元素。删除,或使用ASO“拨下”该元素,可以长期促进RBM3的生产。
为了测试这种方法是否能保护大脑,研究人员使用了感染了朊病毒的小鼠。其中一些小鼠在三周后注射了单剂量的ASO,而另一些小鼠则接受了对照治疗。
在接受朊病毒治疗12周后,那些接受对照治疗的老鼠患上了朊病毒疾病,并表现出海马体神经元的大量损失,海马体是大脑中对记忆很重要的区域。
接受ASO治疗的老鼠的情况则大不相同。在其他小鼠感染朊病毒的同时,接受aso治疗的小鼠的RBM3水平是其他小鼠的两倍。在接受aso治疗的8只小鼠中,有7只在海马体中显示出广泛的神经元保存。
在剑桥大学英国痴呆症研究所领导这项工作的Giovanna Mallucci教授说:“从本质上讲,冷休克蛋白使大脑能够保护自己——在这种情况下,防止朊病毒疾病对大脑神经细胞的损害。值得注意的是,我们证明,只需注射一次ASO就足以为这些小鼠提供持久的保护,防止神经退行性变的不可避免的进展。”
Freie Universität Berlin的弗洛里安·海德教授补充说:“这种方法提供了能够预防阿尔茨海默病和帕金森病等疾病的前景,对于这些疾病,我们没有可靠的预防治疗方法。
“我们离这个阶段还有很长的路要走,因为我们的工作已经开始了老鼠但如果我们可以安全地使用ASOs来促进人类冷休克蛋白的产生,就有可能预防痴呆症。我们已经看到ASOs被成功用于治疗脊髓性肌萎缩他们最近获得了治疗运动神经元疾病的许可。”
如果这些发现可以在人类身上复制,这种方法可能会对神经退行性疾病以外的患者的治疗产生重大影响。这包括新生儿缺氧造成的急性脑损伤心脏手术中风和头部损伤,这些人本来可以通过治疗性体温过低来治疗。
更多信息:Marco Preußner等人,ASO靶向RBM3温度控制毒性外显子剪接防止体内神经退行性变,分子医学(2023)。DOI: 10.15252 / emmm.202217157