帕金森病是老年人群中為常見的神經(jīng)退行性疾病之一,患者通常表現(xiàn)為手抖、表情僵硬、運(yùn)動(dòng)遲緩、肢體震顫。據(jù)《全球疾病負(fù)擔(dān)數(shù)據(jù)》顯示,全球帕金森病患者超過600萬人,我國帕金森病患者約有300萬人。
近日,記者從中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院獲悉,該院腦認(rèn)知與腦疾病研究所研究員路中華、副研究員戴輯、研究員鮑進(jìn)團(tuán)隊(duì),提出一種用于治療帕金森病的新型神經(jīng)調(diào)控技術(shù)。在非人靈長類動(dòng)物(獼猴)上的實(shí)驗(yàn)顯示,該技術(shù)在不影響大腦其他神經(jīng)環(huán)路的情況下,可對帕金森病累及的關(guān)鍵神經(jīng)環(huán)路進(jìn)行精靶向干預(yù),為帕金森病臨床治療提供潛在全新策略。相關(guān)研究日前發(fā)表在《細(xì)胞》上。
神經(jīng)環(huán)路影響帕金森病
當(dāng)前,帕金森病的確切病因和發(fā)病機(jī)制并不明確。過往研究表明,有兩條關(guān)鍵神經(jīng)環(huán)路影響帕金森病,它們分別是“直接通路”和“間接通路”。兩條環(huán)路各有一類關(guān)鍵神經(jīng)元,即有促進(jìn)運(yùn)動(dòng)作用的D1中棘神經(jīng)元(以下簡稱D1神經(jīng)元),和有著抑制運(yùn)動(dòng)作用的D2中棘神經(jīng)元(以下簡稱D2神經(jīng)元)?!癉1神經(jīng)元就像油門,而D2神經(jīng)元就像剎車。當(dāng)車子想要啟動(dòng)時(shí),油門踩不動(dòng),剎車松不開,車身就會(huì)不停地顫,車也就啟動(dòng)不了了。帕金森病患者亦是如此。”路中華介紹。
中腦黑質(zhì)腦區(qū)的多巴胺神經(jīng)元大量死亡,會(huì)使其不能精調(diào)控D1神經(jīng)元和D2神經(jīng)元。這使得D1神經(jīng)元的促進(jìn)運(yùn)動(dòng)作用降低,而D2神經(jīng)元的抑制運(yùn)動(dòng)作用增強(qiáng),導(dǎo)致兩條關(guān)鍵神經(jīng)環(huán)路活動(dòng)失調(diào),進(jìn)而產(chǎn)生一系列運(yùn)動(dòng)障礙癥狀。
“想要特異性調(diào)控D1神經(jīng)元的功能,并起到治療帕金森病運(yùn)動(dòng)癥狀的功效,需要對D1神經(jīng)元進(jìn)行遺傳改造和操控,這是在靈長類動(dòng)物和人腦中完全無法實(shí)施的?!滨U進(jìn)說。
對此,研究團(tuán)隊(duì)提出了一種全新的帕金森病神經(jīng)調(diào)控技術(shù),即向大腦的黑質(zhì)腦區(qū)遞送可高效感染神經(jīng)元軸突的逆向AVV病毒,輔以化學(xué)遺傳學(xué)手段,對D1神經(jīng)元所在的“直接通路”進(jìn)行精活動(dòng)調(diào)控,從而實(shí)現(xiàn)對帕金森病運(yùn)動(dòng)癥狀的靶向干預(yù)。
面對存在著近千億個(gè)神經(jīng)元的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),特異性調(diào)控D1神經(jīng)元及其所在的“直接通路”,且不影響其他神經(jīng)環(huán)路并非易事。自2017年開始,研究團(tuán)隊(duì)通過大量實(shí)驗(yàn)和多輪篩選,獲得高效且特異性逆向標(biāo)記D1神經(jīng)元的AAV病毒衣殼、中棘神經(jīng)元強(qiáng)效啟動(dòng)子,以及與系統(tǒng)給藥匹配的化學(xué)遺傳學(xué)元件,并據(jù)此組成新型神經(jīng)調(diào)控技術(shù)。
“通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)該技術(shù)不僅在帕金森病小鼠模型中驗(yàn)證有效,且在帕金森病獼猴模型中同樣有效。”戴輯說,“該技術(shù)可改善帕金森病動(dòng)物模型中幾乎所有的核心運(yùn)動(dòng)癥狀?!?/span>
新型神經(jīng)調(diào)控技術(shù)的研發(fā)得益于學(xué)科交叉融合,其涉及分子生物學(xué)、病毒學(xué)、遺傳學(xué)、動(dòng)物行為學(xué)、電生理學(xué)等諸多領(lǐng)域?!霸摴ぷ髟趯?shí)施過程中層層遞進(jìn),從病毒載體的設(shè)計(jì)開始,不斷優(yōu)化整個(gè)化學(xué)遺傳學(xué)方案的各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié),并實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo),充分體現(xiàn)出科學(xué)發(fā)現(xiàn)需要循序漸進(jìn)和厚積薄發(fā)的特點(diǎn)?!?中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心研究員孫強(qiáng)對該工作評價(jià)道。
新療法有望實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化
據(jù)悉,在當(dāng)前帕金森病的臨床治療中,基本采取服用左旋多巴藥物的治療方式。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,約有30%的帕金森病患者在服用左旋多巴2至3年后,會(huì)出現(xiàn)異動(dòng)癥等副作用,服用左旋多巴5年后出現(xiàn)副作用的患者人數(shù)則會(huì)超過50%。且對于晚期帕金森病患者,左旋多巴通常難以起到治療效果。
“令人振奮的是,對比現(xiàn)有的左旋多巴藥物治療,新型神經(jīng)調(diào)控療法起效更快;單次給藥后藥效維持至少24小時(shí)(左旋多巴通常藥效不超過6小時(shí));在長期持續(xù)給藥(超過8個(gè)月)后藥效穩(wěn)定,且不會(huì)引發(fā)服用左旋多巴后常見的副作用?!甭分腥A說。
另悉,在腦疾病研究中,帕金森病、抑郁癥、精神分裂癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病均伴隨著特定神經(jīng)環(huán)路功能異常,靶向干預(yù)功能異常的神經(jīng)環(huán)路將是未來腦疾病治療研究的重要方向。然而,目前尚未有技術(shù)能夠在靈長類動(dòng)物中實(shí)現(xiàn)對神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)的神經(jīng)環(huán)路的靶向調(diào)控及干預(yù)。
北京生命科學(xué)研究所研究員曹鵬表示,由于非人靈長類動(dòng)物與人在帕金森病理上具有相似性,因此這一療法具有極高的臨床轉(zhuǎn)化可能。
美國國家醫(yī)學(xué)科學(xué)院院士、神經(jīng)疾病學(xué)家史蒂芬·海曼教授評價(jià)稱:“這項(xiàng)研究邁出了以精靶向可控的化學(xué)遺傳學(xué)技術(shù)治療帕金森病的重要一步。”