青光眼新希望!基因疗法:有效再生神经元 | Nature子刊

青光眼是全球导致失明的主要原因之一,患者的视神经会逐渐受损,这通常与眼睛内部压力升高有关。而成人中枢神经系统(CNS)中的轴突通常在受伤和患病后不会再生,这意味着损伤通常是不可逆的。如果不及早诊断,青光眼会导致视力下降甚至失明。

在11月5日发表于Nature Communications上的一项研究中,来自英国剑桥大学的科学家们利用基因疗法使眼睛中受损的神经纤维再生,这一发现可能有助于开发青光眼的新疗法。

来源:Nature Communications

衔接分子Protrudin通常位于内质网内,与中枢神经系统轴突的修复有关。经过初步研究,研究人员发现Protrudin的mRNA在中枢神经系统神经元中的表达水平较低,但在外周神经系统(PNS)的再生神经元中的表达水平较高,并且该蛋白存在于中枢神经系统未成熟的再生轴突中,但会随着轴突的成熟而耗尽。因此,研究人员从Protrudin着手进行受损神经元再生的研究。

研究人员使用激光损伤了皮质神经细胞的轴突,轴突的再生能力会发生下降,而增加神经细胞中Protrudin的数量或活性,可以大大提高轴突的再生能力。

Protrudin过表达可以促进轴突再生(来源:Nature Communications)

为了探究Protrudin对视神经再生的疗效,研究人员使用基因疗法来增加眼和视神经中Protrudin的数量和活性。在视神经挤压前2周注射基因疗法,随后测量了视网膜神经节细胞的存活和视神经中轴突的再生情况。

研究结果表明,Protrudin不仅能提高再生轴突的数量,而且轴突再生长的长度较长。此外,研究人员也注意到Protrudin对视网膜神经节细胞具有保护作用。

Protrudin在视神经受挤压损伤后能增强视网膜神经节细胞中轴突的再生(来源:Nature Communications)

为了证明Protrudin的这种保护作用,研究人员在小鼠玻璃体内注射基因疗法,2周后去除小鼠眼睛的整个视网膜,并将其置于细胞培养皿中。通常,大约一半的视网膜神经元会在视网膜去除后3天内死亡,但是研究人员发现,Protrudin的过表达表现出完全的神经保护作用。

Protrudin对视网膜中的视网膜神经节细胞和其它细胞类型具有神经保护作用(来源:Nature Communications)

论文第一作者Veselina Petrova博士说:“有越来越多的人探索着青光眼新疗法,例如通过防止视网膜神经细胞死亡和通过视神经病变轴突的再生来修复视力丧失。我们的疗法依靠基因疗法将Protrudin递送到眼内,保护视网膜神经元免于死亡,并刺激轴突再生。但需要进一步研究这些发现,来明确是否可以将其发展为对人类有效的治疗方法。”

参考资料:
1# Petrova, V., Pearson, C. S., Ching, J. et al. Protrudin functions from the endoplasmic reticulum to support axon regeneration in the adult CNS. Nature Communications (2020)
2# Technique to regenerate optic nerve offers hope for future glaucoma treatment(来源:MedicalXpress)

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