在IBPM实验室进行的这项研究的目的是开发一种研究散发性起源的阿尔茨海默病(AD)的模型,换句话说,不是由于遗传性基因突变。虽然家族性或遗传性阿尔茨海默病占所有病例的5%左右,但据认为其发病率的95%来自未知或散发。
“在阿尔茨海默氏症的家族中,已经存在动物模型,因为我们知道哪些基因与这种疾病有关。然而,在阿尔茨海默氏病不明原因的情况下,到目前为止还没有模型可以让我们研究它是如何发展的”,根据该研究的作者之一Francisco Javier Martin-Romero。
这些研究人员分析了来自一个名为Medial Frontal Gyrus的区域的受损脑组织的培养物,临床证实由阿尔茨海默病引起的改变。分析这些临床样品并与来自相同年龄的患者的健康组织进行比较。作为这项比较研究的结果,科学家发现阿尔茨海默病患者脑组织中的蛋白质STIM1缺乏。
“我们一直在使用这种蛋白质10年,但我们并没有期待这些结果与散发性阿尔茨海默氏症”,Martin-Romero补充道。研究人员采取的下一步是观察这种蛋白质STIM1参与神经元的神经变性,他们使用遗传编辑系统CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats),称为“遗传切割-和-糊”。研究人员应用一种策略来消除神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞系中基因STIM1的表达,使用CRISPR/Cas9编辑基因组,使用体外模型检查STIM1缺陷的神经细胞的表型。
“我们在UEx的科学院定期使用CRISPR技术,因为它具有很大的优势,即尽管DNA被削减,基因组仍然保持稳定。在这种特殊情况下,程序CRISPR使基因保持沉默神经元中蛋白质STIM1的表达。因此,我们能够模拟没有这种蛋白质的神经元中发生的变化,我们观察到的变化与阿尔茨海默氏症组织中观察到的变化非常相似,“研究人员强调。到目前为止,这种对散发性阿尔茨海默氏症至关重要的蛋白质缺乏的影响尚不清楚,因此这项研究为我们提供了一种新的疾病生物标志物,换句话说,是神经退行性过程进展的指标。
由于STIM1缺乏而观察到的改变之一是钙离子通过神经元的质膜转运。“这种钙对于细胞完全存活是必需的,并且这一过程的改变会影响其整个生理学,最终导致其死亡。细胞不能停止钙的运输,这会变得不受管制和失控”,马丁-罗梅罗。研究人员强调,这种转运是通过电压调节的钙离子通道进行的。这些电压门控钙通道,即所谓的L型,可以使用基于二氢吡啶的药物来封闭。事实上,研究小组能够使用基于二氢吡啶的药物在体外停止细胞死亡,因为阻断作用,
IBPM研究人员的下一步将是与多能干细胞合作并将它们分化为神经元,首先是小鼠,然后是人类,以使模型的开发成为可能。这将允许描述缺乏刺激或蛋白质STIM1减少如何决定散发性阿尔茨海默病的细胞衰老。
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