本地科学家整合欧洲与中国的脑细胞数据库,创建出关键的脑细胞基因表达图谱,为攻克目前不可治愈的帕金森病,迈出重要一步。
杜克—新加坡国立大学医学院科学家星期一(11月3日)宣布,他们与悉尼大学的合作伙伴,携手建立一个与帕金森病相关的多巴胺(Dopamine)神经细胞数据库,涵盖细胞生长、功能与基因表达图谱等关键信息,为帕金森病新药研发提供重要参考。
基因表达图谱(gene expression atlas)是用于显示不同细胞中哪些基因处于活跃状态的“基因活动地图”。它让科学家了解细胞在执行哪些功能、哪些基因被开启或关闭,从而找出与疾病相关的关键基因。
研究的相关论文已发表于最新一期的美国权威期刊《科学进展》(Science Advances)。
论文作者之一、杜克—国大医学院神经科学与行为障碍研究项目助理教授孙徐扬,在接受《联合早报》采访时说,项目由六名研究人员历时15个月完成,他们把欧洲与中国科学家近年来发布的两套人类全脑研究数据进行“无缝整合”。项目获得国立研究基金会、杜克—国大医学院及私人机构的资助。
2023年6月,中国科学家与合作伙伴在《细胞:干细胞》期刊上发布了基于13个人胚胎大脑的全脑细胞数据;同年10月,欧洲科学家在《科学》期刊上,发布了基于26个人胚胎大脑的全脑细胞数据。
孙徐扬说,由于两项研究使用了不同方法与实验设备,数据无法直接合并。“我们利用计算生物学和生物信息学的前沿技术,在人工智能技术的辅助下,整合成一个体量更大,更完整,也更有价值的数据库。”
整合后的数据库,首次展现了位于人类中脑的17种神经细胞以及基因表达图谱,其中包括若干种多巴胺神经细胞。多巴胺神经细胞仅约占人类全脑神经细胞的1%,但与帕金森病密切相关。
多巴胺神经细胞,好比脑细胞之间的“通讯员”,主要负责人体的动作协调,也给人们带来快乐和满足感,帮助集中注意力等。当多巴胺分泌过多时,可能导致成瘾行为,如手机上瘾;分泌不足,则会引发动作迟缓,严重时导致帕金森病。
帕金森病的症状包括手臂震颤、容易跌倒,以及言语困难等。统计显示,帕金森病是我国第二常见的神经退行疾病,仅次于失智症。
孙徐扬说,科研团队下一步将利用基因表达图谱,进行更多实体脑细胞研究,建立帕金森病药物筛选模型,也希望这次发表的数据,有助于世界各地科学家从事不同的大脑相关研究。
国立脑神经医学院副总裁(学术事务)、脑神经内科高级顾问医生陈永庆教授,回复《联合早报》询问时说,杜克—国大的这项研究,创建了人类胎儿全脑和中脑的图谱,显示出脑细胞的位置、类型及基因表达差异。这将有助于建立更好的实验室研究条件,制作更有科研价值的人脑模型,推动疾病机理研究与药物测试。
“利用人类自身的细胞生成人脑模型,是一项令人振奋的突破,极具前景。”
他解释,新加坡乃至全球在治疗帕金森病上最大的挑战,是如何阻止疾病恶化并修复受损脑细胞。动物模型上的研究成果往往难以套用于人类,因此科学家须建立能够模拟人脑环境的模型,才能更有效地测试新药。
