亨廷顿病是一种致命的疾病，涉及脑细胞死亡，通常在中年发病。但新的研究结果表明，疾病过程早在几十年前就开始了。尽管症状出现在成年期，但研究人员已经能够在人类胚胎发育的前两周检测到亨廷顿舞蹈症的最早影响。 这些发现将亨廷顿舞蹈症（通常被认为是一种神经退行性疾病）重新定义为一种发育性疾病，并指出了为目前无法治愈或治疗的疾病寻找治疗方法的新方法。洛克菲勒大学合成胚胎学实验室负责人 Ali Brivanlou 在期刊发展。“知道了这条轨迹，我们或许能够阻止疾病的发展。”
早期的开始
亨廷顿病是由单一基因Huntingtin的突变引起的，导致产生异常长的蛋白质。该基因在受精卵中表达，随后在身体的每个细胞中表达，但其功能尚不完全清楚。一个更大的谜是为什么有缺陷的基因似乎只对大脑特定部位的神经元有害。此前，Brivanlou 实验室的研究人员发现，有证据表明，亨廷顿突变导致的异常在神经元开始死亡前几十年就出现了：在胚胎大脑发育的第一阶段，当均匀的细胞成为特定的脑细胞类型并形成结构时。在这些发育中的细胞中引入亨廷顿突变导致神经元和结构异常。
亨廷顿的信号
在这项新研究中，研究人员在称为原肠胚形成的早期阶段检查了亨廷顿突变的影响，在此期间两周大的胚胎开始形成三个胚胎胚层，所有细胞类型的祖细胞，包括脑细胞出现。在这项研究中，研究人员创造了合成人类胚胎——实验室生成的胚胎，源自干细胞并在发育的早期阶段模仿人类细胞的行为。然后他们使用基因编辑方法 CRISPR/Cas9 将亨廷顿舞蹈病患者的一系列突变插入胚胎中。比较有和没有突变的胚胎揭示了一个模式：突变影响了胚层的大小。更严重的突变导致更大的差异。“这是一个表型特征——你可以用眼睛看到它，”罗伯特和哈丽特海尔布伦教授布里万卢说。研究人员发现，这种明显的变化是由引导胚胎细胞的信号通路的改变引起的。
治疗的新方法
这种早期变化究竟如何影响后来的胚胎发育尚不清楚。但是具有这些突变的人出生并正常运作多年。研究人员怀疑发育中的胚胎使用某些机制来补偿亨廷顿突变的有害影响。“了解这些机制可能是开发延迟症状甚至治愈疾病的新疗法的关键，”Brivanlou 说。使用合成人类胚胎作为他们的平台，研究人员已经开始筛选可以纠正这些异常的药物。他们希望，这种方法将导致开发临床干预措施，以解决亨廷顿病的原因，而不仅仅是后果。
Story Source:
Materials provided by Rockefeller University. Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
Szilvia Galgoczi, Albert Ruzo, Christian Markopoulos, Anna Yoney, Tien Phan-Everson, Shu Li, Tomomi Haremaki, Jakob J. Metzger, Fred Etoc, Ali H. Brivanlou. Huntingtin CAG expansion impairs germ layer patterning in synthetic human 2D gastruloids through polarity defects. Development, 2021; 148 (19) DOI: 10.1242/dev.199513
