
多发性硬化(MS)是一种严重损害大脑、脊髓和视神经的慢性疾病,全球有数百万患者,仅在美国就有超过100万人受其困扰。MS的症状表现多变且难以预测,可能突然出现又神秘消失,持续数天、数月甚至数年,常见的症状包括严重疲劳、肌肉痉挛和视力问题。研究人员普遍认为,深入理解MS如何损害神经系统,是开发更有效治疗方法的关键。
圣母大学(University of Notre Dame)的神经生物学家卡特里娜·亚当斯(Katrina Adams)教授,专注于研究髓鞘的丢失与修复如何影响MS的疾病进展。髓鞘是包裹神经纤维的脂肪保护层,其作用如同电线绝缘层,确保电信号在神经系统中高效传导。在MS中,髓鞘受损会导致炎症反应,并形成大小、数量和位置各异的病灶。
由于从进展性MS患者身上获取可用的组织样本非常困难,科学家们通常依赖临床前模型来研究该疾病。在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表的一项新研究中,亚当斯教授及其团队直接比较了两种广泛用于研究髓鞘损伤和修复的常用模型:铜宗(CPZ)和溶血磷脂酰胆碱(LPC)。
亚当斯教授,同时也是生物科学系的加拉格尔助理教授,表示:“我们对这两种髓鞘丢失和再生模型的分析,提供了一份基于可靠科学证据的路线图,我们希望这将推动MS及相关疾病的研究进展。”
尽管CPZ和LPC模型常用于相似的研究目的,但它们产生的髓鞘损伤模式却截然不同。CPZ模型能在数周内引发广泛的髓鞘丢失,而LPC模型则在数天内形成局限性病灶。这项由国家多发性硬化症协会(National Multiple Sclerosis Society)资助的研究,明确了在研究MS不同方面时,哪种模型可能更具优势。
亚当斯教授解释说:“如果你正在研究髓鞘生成细胞及其在MS中的变化——它们是否处于应激状态、正在死亡还是试图修复——那么CPZ模型更优,因为髓鞘丢失过程更为渐进。而如果研究的是对髓鞘丢失作出反应的免疫细胞,LPC模型可能更好,因为它引发的免疫反应比CPZ模型更强烈。”
研究人员还将这两种临床前模型的病灶与人类MS患者的组织样本进行了比较。通过单细胞RNA测序(single-cell RNA sequencing)技术,团队绘制了基因图谱,揭示了细胞在髓鞘脱失后如何发生变化。
亚当斯教授强调:“通过将每种模型与真实患者病变组织中观察到的特征进行匹配,我们可以确保我们所针对的目标确实是导致人类患者疾病的原因。潜在的研究路径众多,因此我们必须确保所选择的路径与MS患者直接相关。”
这项研究还揭示了两种模型之间重要的遗传差异,亚当斯教授的团队计划对此进行进一步深入探究。
亚当斯教授表示:“我们惊讶地发现某些细胞类型中存在一些有趣的遗传变异,但我们尚不清楚这些变化是促进还是抑制了髓鞘再生。深入了解这些基因表达的变化,可能揭示MS如何影响神经系统以及身体如何对其作出反应,这对于开发新疗法至关重要的基础工作。”
目前,MS的治疗主要集中在抑制免疫系统对病灶及附近健康组织的攻击。然而,修复受损髓鞘仍然是一个尚未实现的主要目标。
亚当斯教授总结道:“战略性地利用这两种临床前模型,对于将研究洞察转化为可能恢复丢失髓鞘的疗法至关重要。我们需要更好地理解髓鞘脱失的整个过程,才能从根本上治疗这种使人衰弱的疾病。”