3月4日讯,由生物谷主办的“2017疾病特异性模型研究及应用研讨会”汇集了生物科学家、生物医学工程师、临床专家等业界大咖,当然也有一些新面孔,本会议最后一位报告人是去年刚刚归国的陈璞教授。陈教授自2011年华中科技大学博士毕业后即赴美国,先后在美国哈佛医学院附属哈佛麻省理工健康科学与技术部、斯坦福大学医学院附属金丝雀癌症早期诊断中心从事组织工程与再生医学相关的博士后研究。目前就职于武汉大学基础医学院,此次他为大家分享了国外游学期间的工作--微尺度组织工程方法制备三维图案化细胞。
陈教授首先概述了目前体外构建三维组织器官模型的方法,主要包括芯片或灌流技术、组织工程技术以及类器官技术,进而引出了三维图案微组织构建技术。他们受到声波在传递过程中形成的不同形状驻波的启发,独创性地采用声波技术制备出具有特定图案的微组织或器官。主要实验仪器是一台可以产生法拉第波的发生器,然而简单的设备却产生神奇的效果,比如制备出的心肌细胞微组织可以规律跳动。以此原理他们还构建了三维多层微组织、组装异质的细胞层,相信该技术会在组织工程构建微组织领域大展身手。另一方面,其团队还开展了生物芯片的工作,比如设计的表面浸润性组装微尺度水凝胶阵列芯片,可以进行高通量药物检测或毒性测试。
非常精彩的工作!真可谓江山代有才人出, 各领风骚数百年!期待这种高科技早日产业化!
1.理想骨组织支架材料的特征
①生物相容性和表面活性:有利于细胞的黏附,无毒,不致畸,不引起炎症反应,为细胞的生长提供良好的微环境,能安全用于人体。
②骨传导性和骨诱导性:具有良好骨传导性的材料可以更好地控制材料的降解速度,具有良好骨诱导性的支架材料植入人体后有诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化并促进其增殖的潜能。
③合适的孔径和孔隙率:理想的支架材料孔径最好与正常骨单位的大小相近(人骨单位的平均大小约为223 μm),在维持一定的外形和机械强度的前提下,通常要求骨组织工程支架材料的孔隙率应尽可能高,同时孔间具备连通孔隙,这样有利于细胞的黏附和生长,促进新骨向材料内部的长入,利于营养成分的运输和代谢产物的排出
④机械强度和可塑性:材料可被加工成所需的形状,并且在植入体内后的一定时间内仍可保持其形状。
2.常用的骨组织工程支架材料:
人工骨支架材料可分为两类,即生物降解和非生物降解型。
早期的人工骨支架材料都是非生物降解型的,这类材料有:高聚物(碳素纤维,涤纶,特氟隆),金属材料(不锈钢,钴基合金,钛合金),生物惰性陶瓷(氧化铝,氧化锌,碳化硅),生物活性陶瓷(生物玻璃,羟基磷灰石,磷酸钙)等。这些材料的特点是机械强度高(耐磨、耐疲功、不变形等,生物惰性(耐酸碱、耐老化、不降解)。但存在二次手术问题,因此人们开始研究使用可生物降解并具有生物活性的材料,这类材料有纤维蛋白凝胶、胶原凝胶、聚乳酸、聚醇酸及其共聚体、聚乳酸和聚羟基酸类、琼脂糖、壳聚糖和透明质酸等多糖类。
目前研究和使用的骨组织支架材料是降解材料或降解和非降解材料的结合。 1. 神经支架材料的功能有两种:
(1) 必须为神经的恢复提供所需的三维空间,即要保证神经导管具有合适的强度、硬度和弹性,使神经具有再生的通道。 (2) 要保证其有理想的双层结构:外层提供必要的强度,为毛细血管和纤维组织长入提供营养的大孔结构;内层则可起到防止结缔组织长入而起屏障作用的紧密结构。因此,神经修复所用支架材料一般为:外层是强度大、降解速率慢的可降解材料,内层为具有细胞生长活性的降解材料。用于神经修复的内层材料多为胶原和多糖。目前研究和使用的多为胶原和聚乳酸的复合材料。
理想的人工神经是一种特定的三维结构支架的神经导管,可接纳再生轴突长入,对轴突起机械引导作用,雪旺细胞支架内有序地分布,分泌神经营养因子(NTFs)等发挥神经营养作用,并表达CAM、分泌ECM,支持引导轴突出再生。
2. 常用的神经组织工程支架材料:
以往用于桥接神经缺损的神经套管材料有硅胶管、聚四氟乙烯、聚交酯、壳聚糖等。如以硅胶管为外支架,管内平行放置8根尼龙钱作为内支架的“生物性人工神经移植体”。
目前用于人工神经导管研究的可降解吸收材料有聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)及它们的共聚物等。也有用聚丙烯腈(PAN)和聚氯乙烯(PVC)的共聚物制作神经导管,内壁具有半透膜性质,仅能允许分子量小于50KD的物质通过,使再生轴突能从导管外获取营养物质和生长因子,并避免纤维疤痕组织的侵入。但因其不能降解,在完成引导再生轴突通过神经缺损段之后,仍将长期留存于体内,有可能对神经造成卡压。
3.神经支架材料的研究进展
戴传昌、曹谊林制备了聚羟基乙酸(PGA)纤维支架,其上接种体外培养扩增的雪旺细胞(SC)形成一种组织工程化周围神经桥接物。沈尊理等则利用生物可吸收纤维PDS作为胶原神经导管内部的三维支架结构,种植雪旺细胞,形成一种人工神经。叶震海、顾立强利用自行研制的PLA管作为外围的神经导管,以生物可吸收缝线PGA纤维作为内部纵行三维支架结构,种植SC;发现SC可以贴附于PLA管壁、PGA纤维生长,引导再生轴突生长向前。
选择适宜的生物材料,使SC与生物材料粘附,加入生长因子,对细胞外基质与可降解吸收生物材料经体外培养,在体内预制成类似神经样SC基膜管结构(众多纵行中空管状结构),使人工神经血管化或预制带血管蒂,并保证SC存活、增殖并有活性,这此将成为今后的研究热点。 1.血管支架材料特点:
在组织学上,血管壁细胞外基质主要由三层结构组成,其中中膜层有重要的生理意义,主要成分有胶原纤维和弹性蛋白,这种结构赋予血管良好的机械性质和顺应性。所以,在设计和制造血管组织工程支架材料时,人们尽可能地模拟
自然血管的细胞外基质的成分、三维结构、生理功能及机械性能。近年血管顺应性逐渐受到重视,自然血管和组织工程血管之间顺应性的错配被认为是小口径血管移植失败的主要原因。这使小口径血管血栓形成及内膜增生,导致移植失败。自然血管和人工血管之间机械性质的不同,导致吻合口处血流动力学的改变,引起应力集中,增加了血栓的形成和新生内膜的增生。所以,理想的组织工程血管支架材料除了应该具有良好的材料生物相容性,可降解性,具有良好的材料一细胞界面及一定的空间三维结构外,还应具有一定的顺应性。
2.血管支架材料的类型
最早的外层材料一般为尼龙、聚酯等无纺布或无纺网等。目前,该类材料应用较多的为胶原或明胶蛋白包埋的或表面处理的可降解材料的无纺网,例如:聚乳酸、聚羟基酸和多肽等的无纺布或无纺网等。
3.血管支架材料的研究进展
20世纪50年代问世的Dacron是最早应用的人工血管,由于它对凝血系统有激活作用而只能对大口径血管有较短的替代作用。以后又开发利用四氟乙烯(PTFE)、聚氨基甲酸乙酯(Poroussegmented Polyurethane)、膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)等,并通过多种方法改变材料的物理性状、表面特点,以达到血管植入的要求。
(1)人工材料上打孔,使之形成多微孔结构,一者提高材料的顺应性,与自体血管弹性相匹配,二者使用周围毛细血管内皮细胞通过微孔长入内膜层,覆盖内表面。Alexander.w.Clowes证实60pePTFE移植后形成内皮细胞层,主要依靠周围毛细血管经微孔处长大,而不是吻合口两端内皮细胞的延伸生长,(两端的延伸仅约2cm),并指出完整的内膜层会减少平滑肌的过度增和。Matsuda采用激光在聚氨基甲酸乙酯膜上打孔,促进内皮细胞的爬行覆疬。
(2) 采用各种可降解涂层以减轻血小板及血细胞的粘集,并希望随着涂层逐步降解,内皮细胞逐步爬行覆盖。Satoshiniu等采用多聚环氧化合物做交联剂,在人工血管上形成明胶-肝素涂层抑制血小板的聚集、纤维素的形成,同时利于吻合口内膜的长入。Himyukinkito在血管假体内表面涂布硫酸软骨素(CS)及透明质酸(HA),外表面涂以明胶层,以达到内表面抗血小板、血细胞吸附,外表面吸引周围组织长入的目的。ArumaN在内膜剥脱的血管周围放置浸有内皮细胞的明胶海绵,利于内皮细胞的迁移及旁分泌等作用减少内膜的增生。
(3) 人工血管内皮化 由于内皮细胞在抗血栓形成、抑制血小板聚集、分泌血管活性因子等方面的重要作用,人们很早就设想在人工血管内表面形成内皮细胞的衬里,以达到模拟自体管的目的。宿主内皮细胞由吻合口向人工血管内迁徙仅限于吻合口周2cm,而毛细血管通过管壁的长入、循环内皮在人工血管表面的沉积这两种途径的原因、机制效果不清,有待进一步研究。于是将新鲜获取或体外培养的内皮细胞直接种植于人工血管的内表面,成为首选的努力方向。 1.组织工程皮肤以三维支架为载体,通过将细胞种植在支架上而获得。理想的人工皮肤支架应该同时满足材料和结构的要求。在材料上:(1)允许细胞在其表面粘附,促进细胞增殖,保留分化细胞的功能;(2)具备降解性,材料及降解产物均无细胞毒性,不会引起炎症;(3)具有良好的生物相容性;(4)来源广泛,价格低廉,无疾病传播风险等特点。在结构上:(1)具备高孔隙率从而为细胞粘附、细胞外基质的再生及细胞扩散提供足够的空间,孔隙结构可以允许细胞在整个支架上分布,从而促进均质组织形成;(2)应具有三维支架结构,为特定细胞提供结构支撑作用和模板作用,引导组织再生和控制组织结构。
2.目前常用作组织工程皮肤支架材料的天然高分子有甲壳素、壳聚糖、海藻酸盐、胶原蛋白、葡聚糖、透明质酸、明胶、琼脂等。因为其本身具有相同或类似于细胞外基质的结构,可以促进细胞的黏附,增殖和分化。目前来看,天然材料来源较为广泛,制作简单,且价格低廉。但它也存在力学性能较差,抗原性消除不确定,降解速率不宜控制等问题,具有一定的机械强度
此外聚合物有良好的生物相容性以及可控的降解速率,力学性能优良,因而被广泛用作制备组织工程支架材料,常用的有聚乳酸、聚氨酯、聚环氧乙烷等。目前的研究主要集中于通过对材料表面的改性而增强它对细胞的粘附性,以及材料的亲水性。
聚合物共混是一种为组织工程提供新型理想材料的有效方法,已成为目前组织工程生物材料研究的热点。近年来提出的复合材料有海藻酸钠/壳聚糖、胶原/壳聚糖、胶原/琼脂糖、壳聚糖/明胶、壳聚糖/聚己内酯、聚乳酸/聚乙二醇等体系。 1. 肌腱和韧带组织工程材料
作为致密结缔组织分别连接着骨骼与肌肉、骨骼与骨骼,它们的高张力强度对
对于介导肢体正常的运动及维持关节的稳定性起关键作用。肌腱组织主要包括水(占湿重的55%),蛋白多糖(<1%)、细胞、I型胶原(占干重的85%)及少量Ⅲ、V、Ⅻ和ⅪV型胶原。韧带从大体和显微结构上类似于肌腱,但韧带代谢更活跃,含有更多的细胞、更高的DNA含量及更多简化的胶原交联。肌腱,但韧带代谢更活跃,含有更多的细胞、更高的DNA含量及更多简化的胶原交联。肌腱和韧带在张力不超过4%的情况下具有较好的弹性,是一种黏滞性材料。
现在采用的天然材料有胶原、壳聚糖、纤维蛋白和脱细胞材料等。
2.角膜组织工程支架材料 角膜组织工程支架材料除了有组织工程支架材料的基本特征外还应同时有
一定的透明性、屈光力。对光线散射作用小,可以使光线透过并屈折成像等特性。目前没有一种材料能完全具备这些特性。现在采用的天然材料有羊膜、胶原、角膜基质壳聚糖壳、以及它们的复合物,合成材料有聚羟基乙酸、合成胶原等。
3.肝、胰、肾、泌尿系统组织工程支架材料
肝、胰、肾、泌尿系统使用的组织工程支架材料主要以天然蛋白、多糖与合
成高聚物复合的可降解材料。例如:用于肝组织工程支架的血纤维蛋白和聚乳酸,用于泌尿系统的聚乙醇酸等。
组织工程学研究在将来可能面临的问题有生物材料选择和特性、组织工程中的细胞源问题、生物力学和生物力学测试等。面临的挑战有复杂组织和器官的构建、血管化和供血问题、免疫排斥问题等。
面临的问题:
1、生物材料选择和特性。
为了构建功能性组织和器官,需要选择合适的生物材料,并了解其特性和相互作用。目前尚缺乏理想的生物材料,能够同时具备生物相容性、结构稳定性、力学性能和生物活性等特性。因此,寻找适合的材料仍然是一个挑战。
2、组织工程中的细胞源问题。
组织工程需要大量的细胞用于组织生长和发展。然而,获取高质量、可供选择的细胞仍然是一个问题。当前的细胞来源主要是体细胞重编程、干细胞和捐赠组织,但存在许多限制和伦理问题。因此,寻找可行的和可持续的细胞来源是一个关键的挑战。
3、生物力学和生物力学测试。
构建一个功能性的组织或器官需要考虑它们在机械和生物力学上的行为。然而,目前对生物力学和生物力学的理解还不够深入,缺乏准确可靠的测试方法。因此,需要进一步发展和改进生物力学测试技术,以更好地了解和控制组织和器官的行为。
面临的挑战:
1、复杂组织和器官的构建。
目前,组织工程学主要集中于构建较为简单的组织,例如皮肤、软骨和骨骼等。然而,复杂的组织和器官,如心脏、肺和肝脏,具有更高的结构和功能要求。将来,构建这些复杂组织和器官将是一个巨大的挑战,需要解决三维结构、功能性细胞类型和血管网络等方面的问题。
2、血管化和供血问题。
构建大型组织和器官时,血管化和供血是一个关键问题。血管网络为细胞提供氧气和养分,并移除代谢废物。目前,血管化技术还不够成熟,需要解决血管生成和血管内皮细胞的功能性问题,以确保构建的组织和器官能够得到充分的血液供应。
3、免疫排斥问题。
将人工构建的组织和器官植入到宿主体内时,免疫排斥是一个重要的挑战。宿主免疫系统可能会将异种细胞或材料视为入侵物而进行攻击。因此,解决免疫排斥问题是至关重要的,需要研究适当的免疫调节和抗排斥策略。
组织工程学包括:
1、材料的选择和设计。
选择合适的生物材料,并设计它们的物理和化学性质,以确保其与细胞的相容性和支持能力。
2、三维结构的构建。
通过多种技术,如生物打印、自组装和模板导向等,将细胞和材料有机地组织成三维结构,以模拟自然组织的特性和功能。
3、组织的生长和发育。
为构建的组织提供适当的生长因子、培养基和环境条件,以促进细胞的增殖、分化和功能发育。
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《自然》
● 新编辑方法可纠正89%致病DNA
美国哈佛大学David R. Liu小组在最新研究中报道了一种不需要产生DNA双链断裂以及不需要供体DNA的基因组编辑方法。2019年10月21日,《自然》在线发表了相关论文。
研究人员描述了一个名为prime编辑的方法,这是一种通用且精确的基因组编辑方法,它使用融合了工程逆转录酶的催化受损的Cas9将新的遗传信息直接写入指定的DNA位点,并使用主要编辑向导RNA进行编程,两者均指定了目标位点并编码所需的编辑。
研究人员在人类细胞中进行了175次以上的编辑,包括靶向插入、缺失和所有12种类型的点突变,而无需双链断裂或供体DNA模板。
研究人员在人类细胞中应用了主要编辑功能,以有效地纠正镰状细胞疾病和Tay-Sachs病的主要遗传原因,并利用少量副产物在PRNP基因中加入保护性转化,并将各种标签和表位精确插入目标基因座。
四个人类细胞系和原代有丝分裂后的小鼠皮层神经元以不同的效率支持prime编辑。
与碱基编辑相比,prime编辑在同源臂介导的修复、互补的优劣势等方面的效率和产物纯度方面提供了优势,并且在已知Cas9脱靶位点处的脱靶编辑比Cas9核酸酶低得多。
prime编辑大大扩展了基因组编辑的范围和能力,并且原则上可以纠正约89%的已知致病性人类遗传变异。
据介绍,大多数导致疾病的遗传变异很难有效纠正,同时产生过多的副作用。
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● FSP1蛋白抑制细胞铁死亡
美国加州大学伯克利分校James A. Olzmann研究组研究发现,辅酶Q氧化还原酶FSP1以与GPX4蛋白平行的方式参与抑制细胞铁死亡。相关论文2019年10月21日在线发表于《自然》杂志。
使用合成致死性CRISPR_Cas9筛选,研究人员鉴定出铁死亡抑制蛋白1是一种有效的铁死亡抗性因子。
数据表明,肉豆蔻酰化将FSP1募集到质膜,在其中它作为氧化还原酶起作用,从而降低辅酶Q10,生成亲脂性自由基捕获抗氧化剂,从而阻止脂质过氧化物的传播。
研究人员进一步发现,FSP1表达与数百种癌细胞系中的铁死亡耐药性正相关,并且FSP1介导培养的肺癌细胞和小鼠肿瘤异种移植物中对铁死亡的耐药性。
因此,这些数据确定FSP1是非线粒体CoQ抗氧化剂系统的关键成分,该系统与基于谷胱甘肽的经典GPX4途径平行起作用。
这些发现定义了一条新的抑制铁锈病的途径,并表明FSP1的药理抑制作用可能提供一种有效的策略,可以使癌细胞对铁死亡诱导的化学疗法敏感。
据介绍,铁死亡是一种受调节的细胞死亡形式,它是由铁依赖的脂质过氧化作用所引起。谷胱甘肽依赖性脂质氢过氧化物酶——谷胱甘肽过氧化物酶4,通过将脂质氢过氧化物转化为无毒脂质醇来预防肥大病。
铁死亡与细胞死亡有关,该细胞死亡是几种退化性疾病的基础,通过抑制GPX4诱导铁死亡可作为触发癌细胞死亡的治疗策略。
但是,在癌细胞系中对GPX4抑制剂的敏感性差异很大,这表明其他因素决定了对铁死亡的抗性。
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《自然—方法学》
● 深度学习助力蛋白质工程
美国哈佛大学George M. Church研究团队利用基于序列的深度表现学习,对合理的蛋白质工程化设计进行了统一化建模。10月21日,国际知名学术期刊《自然—方法学》在线发表了这一成果。
研究人员将深度学习应用于未标记的氨基酸序列,以将蛋白质的基本特征提炼为统计上的表现形式,其在语义上丰富并且在结构、进化和生物物理上都有扎实的基础。
研究人员表明,基于这个统一表现构建的最简单模型可以广泛应用,并且可以推广到序列空间上的不可见区域。
这一数据驱动的方法可与最新方法竞争,从而预测天然和从头设计的蛋白质的稳定性,以及分子多样性突变体的定量功能。
UniRep还可以在蛋白质工程任务中将效率提高两个数量级。UniRep是蛋白质基本功能的通用总结,可用于蛋白质工程信息学。
据介绍,合理的蛋白质工程需要对蛋白质功能的全面了解。
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《自然—遗传学》
● 科学家绘制皮层下大脑结构的遗传图谱
荷兰伊拉斯谟医学中心M. Arfan Ikram和美国得克萨斯大学圣安东尼奥健康中心Claudia L. Satizabal等研究人员,描绘了38851名个体皮层下大脑结构的遗传结构。2019年10月21日,国际知名学术期刊《自然—遗传学》在线发表了这一成果。
研究人员使用CHARGE、ENIGMA和UK Biobank数据库的近40000名个体进行了全基因组关联分析,确定了与伏隔核、杏仁核、脑干、尾状核、苍白球、壳核和丘脑体积相关的常见遗传变异。
研究人员发现皮层下体积的可变性是可遗传的,并确定48个显著相关的基因座。
利用基因表达、甲基化和神经病理学数据对这些基因座进行注释,研究人员确定了199个基因可能与神经发育、突触信号传导、轴突运输、细胞凋亡、炎症/感染以及对神经系统疾病的易感性有关。
这组基因对于与神经发育表型有关的果蝇直系同源物显著富集,表明进化上保守的机制。
这些发现揭示了大脑发育和疾病的新型生物学机制和潜在药物靶标。
据悉,皮层下大脑结构是运动、意识、情绪和学习所不可或缺的。
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《自然—免疫学》
● 中科大科学家发现共生病毒维持肠道稳态
中国科学技术大学基础医学院、中科院天然免疫与慢性疾病重点实验室和合肥微尺度物质科学国家研究中心周荣斌、江维、朱书教授课题组合作发现,肠道共生病毒通过非经典的RIG-I信号来维持肠道上皮内淋巴细胞。相关论文10月21日在线发表于《自然—免疫学》。
研究人员表明,共生病毒对于肠道上皮内淋巴细胞的稳态至关重要。从机理上讲,抗原呈递细胞中的胞质病毒RNA感应受体RIG-I可以识别共生病毒,并通过不依赖于I型干扰素的方式维持IEL。
通过白介素15给药恢复的IEL逆转了共生病毒减少的小鼠对葡聚糖硫酸钠引起的结肠炎的敏感性。
总体而言,这些结果表明,共生病毒通过非经典的RIG-I信号维持IEL,并因此维持肠道稳态。
据悉,人们普遍关注共生细菌在健康和疾病中的作用,但共生病毒的作用尚未得到充分研究。
尽管宏基因组学分析表明健康的人和动物的肠道中含有各种共生病毒,并且这些病毒的共生失调可能与炎症性疾病有关,但仍然缺乏因果关联性数据和潜在的机制来了解共生病毒在肠道中的生理作用稳态。
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● 线粒体片段化限制NK细胞肿瘤杀伤能力
中国科学技术大学生命学院魏海明课题组和田志刚课题组合作揭示,线粒体片段化限制天然杀伤细胞介导的肿瘤免疫监控。相关论文2019年10月21日在线发表于《自然—免疫学》。
天然杀伤细胞在肿瘤监测中起关键作用。研究人员发现在人类肝癌中浸润肿瘤的NK细胞在其细胞质中具有小的、破碎的线粒体,而肿瘤外部的肝NK细胞以及周围的NK细胞具有正常的大的管状线粒体。
这种片段化与降低的细胞毒性和NK细胞丢失相关,导致肿瘤逃避了NK细胞介导的监测,这预示着肝癌患者的生存率很低。
缺氧的肿瘤微环境驱使NK细胞中雷帕霉素-GTPase动力蛋白相关蛋白1的机械靶标持续活化,导致线粒体过度分裂成碎片。
线粒体片段化的抑制改善了线粒体的代谢、存活和NK细胞的抗肿瘤能力。
这些数据揭示了一种免疫逃逸的机制,该机制可能是可靶向的,并且可以激发基于NK细胞的癌症治疗。
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● 成纤维细胞网状细胞促进T细胞代谢与存活
美国丹娜法伯癌症研究所Shannon J. Turley、W. Nicholas Haining以及哈佛医学院Arlene H. Sharpe等研究人员合作发现,成纤维细胞网状细胞通过表观遗传重塑促进T细胞的代谢与存活。相关论文在线发表于2019年10月21日的《自然—免疫学》。
研究人员发现,与FRC的接触增强了细胞因子的产生,并通过白介素6在新激活的CD8阳性 T细胞中重塑了染色质的可及性。
这些表观遗传学变化促进了代谢重编程,并通过差异转录因子的活性放大了生存途径的活性。因此,FRC的调控显著增强了病毒特异性CD8阳性T细胞在体内的持久性,并增强了它们向组织驻留记忆T细胞的分化。
这项研究表明,FRC的作用不仅限于限制T细胞扩增,它们还可以影响CD8阳性T细胞的命运和功能。
据介绍,淋巴结FRC通过释放一氧化氮来响应活化T细胞的信号,这抑制T细胞增殖并限制了扩增的T细胞池的大小。
与FRC的相互作用是否还支持活化的CD8 阳性T细胞的功能或分化尚不清楚。
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《自然—医学》
● 肠道病毒或与急性弛缓性脊髓炎有关
美国加州大学旧金山分校Michael R. Wilson课题组发现,泛病毒血清学提示肠道病毒与急性弛缓性脊髓炎发病有关。相关论文2019年10月21日在线发表于《自然—医学》杂志。
使用表达从所有已知脊椎动物和虫媒病毒来源的481966重叠肽的噬菌体展示文库,研究人员对患有AFM和其他小儿神经疾病对照儿童的脑脊液进行鞘内抗病毒抗体的研究。
研究人员还进行了AFM CSF RNA的元基因组下一代测序。
使用VirScan,相对于对照,AFM病例的CSF显着富集的病毒家族是Picornaviridae,其中最富集的Picornaviridae肽属于肠病毒属。
EV VP1 ELISA测试证实了这一发现。mNGS未检测到其他EV RNA。
尽管很少检测到EV RNA,但与对照组相比,泛病毒血清学经常在AFM中鉴定出高水平的CSF EV特异性抗体,这为非脊髓灰质炎EV在AFM中的因果作用提供了进一步的证据。
研究人员介绍,自2012年以来,美国小儿AFM出现了两年一度的飙升。流行病学证据表明,非脊髓灰质炎性EV是一种潜在病因,但在CSF中很少检测到EV RNA。
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● mTORC2抑制或可治疗Pten缺失引起的神经疾病
美国贝勒医学院Mauro Costa-Mattioli研究组近期发现,mTORC2的治疗性抑制可挽救与Pten缺乏相关的行为和神经生理异常。相关论文2019年10月21日在线发表于《自然—医学》。
研究人员表示,哺乳动物雷帕霉素信号转导靶标的失调,是由两种结构和功能上不同的复合物,mTORC1和mTORC2介导的,涉及了几种神经系统疾病。
磷酸酶和张力蛋白同源基因中的功能丧失突变个体易于发展为大头畸形、自闭症谱系障碍、癫痫发作和智力障碍。
通常认为,与PTEN丧失和其他mTOR病相关的神经系统症状是由于mTORC1介导的蛋白质合成的过度激活引起的。
使用分子遗传学,研究人员出乎意料地发现,mTORC2基因的缺失延长了寿命,抑制了癫痫发作,挽救了ASD样的行为和长期记忆,并使缺乏Pten的小鼠大脑中的代谢变化正常化。
在一种更具治疗倾向的方法中,研究人员发现,针对mTORC2定义成分Rictor的反义寡核苷酸可以特异性抑制mTORC2活性,并逆转青春期Pten缺陷型小鼠的行为和神经生理异常。
总的来说,这些发现表明mTORC2是与Pten缺乏症相关的神经病理生理学的主要驱动因素,其治疗性减少可能成为一种针对mTOR信号失调神经系统疾病的有前途且广泛有效的转化疗法。
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