美國(guó)西達(dá)賽奈醫(yī)學(xué)中心研究人員利用來(lái)自漸凍癥（肌萎縮側(cè)索硬化癥，ALS）患者的干細(xì)胞，創(chuàng)建出一種“芯片上的ALS”疾病模型，有望揭示這種神秘且致命疾病的成因，并推動(dòng)開(kāi)發(fā)出有效的治療方法。
之前，研究人員已能將ALS患者的成體細(xì)胞“重編程”為干細(xì)胞，并進(jìn)一步誘導(dǎo)其生成運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。這些運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元會(huì)在ALS進(jìn)展中逐漸退化死亡，正是它們的損傷導(dǎo)致患者的行動(dòng)、說(shuō)話、進(jìn)食和呼吸等能力持續(xù)衰退。
在本次研究中，ALS患者來(lái)源的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元被植入芯片上部的微結(jié)構(gòu)通道中，而構(gòu)成血腦屏障的細(xì)胞則被植入芯片下部通道，兩層通道之間通過(guò)一層多孔膜連接。研究人員讓流體通過(guò)芯片，以模擬體內(nèi)的血液流動(dòng)。他們還使用未患ALS個(gè)體的細(xì)胞制作出另一組芯片，并借助先進(jìn)技術(shù)對(duì)兩組芯片中運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的1萬(wàn)多個(gè)基因進(jìn)行了分析。
在早期研究中，研究人員采用的是靜態(tài)培養(yǎng)。培養(yǎng)液就像一潭死水，幾乎檢測(cè)不到ALS患者與健康個(gè)體之間的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元差異。而現(xiàn)實(shí)中，神經(jīng)元是生活在“活水”中的，血液不斷流動(dòng)，輸送營(yíng)養(yǎng)、清除廢物，甚至可能提供其他關(guān)鍵支持。
在新的特殊芯片環(huán)境中，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元比在傳統(tǒng)培養(yǎng)皿中發(fā)育得更成熟，研究人員也因此能首次觀察到ALS患者細(xì)胞的顯著差異。
他們發(fā)現(xiàn)，在ALS患者運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中，谷氨酸信號(hào)發(fā)生了變化。谷氨酸負(fù)責(zé)神經(jīng)元之間的興奮性信息傳遞，其過(guò)量釋放長(zhǎng)期以來(lái)被懷疑與ALS發(fā)病有關(guān)，目前少數(shù)幾種ALS治療藥物也正是靶向該通路。研究顯示，這種信號(hào)變化在神經(jīng)元年輕時(shí)似乎無(wú)害，但多年累積后，可能成為導(dǎo)致細(xì)胞死亡的一個(gè)原因。
研究人員強(qiáng)調(diào)，谷氨酸可能只是ALS致病機(jī)制中的一環(huán)，下一步依然要驗(yàn)證谷氨酸信號(hào)增強(qiáng)是否直接導(dǎo)致了運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的功能障礙或死亡。
