癫痫是一种常见的神经系统疾病,全球约有5000万患者,其中美国约340万人,占总人口的1.2%。尽管大多数患者对药物治疗有反应,但仍有20%-40%的患者在尝试多种抗癫痫药物后继续发作,且药物可能引起认知障碍、记忆减退和抑郁等副作用。因此,开发更有效、更持久的治疗方法迫在眉睫。
德州A&M大学医学院分子和细胞医学系教授、再生医学研究所副所长Ashok K. Shetty课题组在《PNAS》上发表了一项突破性研究,提出了一种全新的癫痫治疗方法:利用患者自身的干细胞分化出抑制性神经元,移植到大脑中,以恢复神经兴奋与抑制的平衡。
癫痫的病理机制:癫痫发作的根本原因是大脑中兴奋性神经元过度放电,而抑制性神经元数量不足或功能异常。大脑中主要的抑制性神经递质是γ-氨基丁酸(GABA),由GABA能中间神经元释放。因此,补充功能性GABA能神经元是治疗癫痫的合理策略。
干细胞技术的应用:过去十年,科学家已成功利用成体细胞(如皮肤细胞)重编程为诱导多能干细胞(iPSCs),这些干细胞可以分化为任何细胞类型,包括GABA能中间神经元。Shetty团队在早期颞叶癫痫动物模型中,将人类iPSC来源的GABA能祖细胞移植到海马区,结果显著抑制了癫痫发作,并改善了认知和情绪功能。
关键发现:移植的神经元与宿主兴奋性神经元形成功能性突触连接,并表达GABA能中间神经元的特异性标记物。更重要的是,这些植入的神经元直接参与控制癫痫发作:当通过化学遗传学方法沉默它们时,癫痫发作频率增加,证实了其抗癫痫作用。
临床意义:德州A&M再生医学研究所所长Darwin J. Prockop教授指出,这种自体移植方法避免了免疫排斥,患者无需服用抗排斥药物。但Shetty强调,必须确保所有移植细胞完全分化为神经元,因为未分化的多能干细胞可能形成肿瘤。该研究为耐药性癫痫患者带来了新希望,并对帕金森病、阿尔茨海默病等神经退行性疾病的细胞治疗具有启发意义。
未来方向:下一步将验证该疗法在慢性癫痫,尤其是耐药性癫痫模型中的效果,并优化移植方案以确保安全性和长期疗效。