基因突破契機 逆轉腦部退化

2024年10月7日

美國史丹福大學醫學院（Stanford Medicine）最新研究揭示，成年人大腦中的神經幹細胞（neural stem cells）隨著年齡增長而功能衰退的原因，並透過調控特定基因途徑成功活化這些幹細胞，促進神經新生（neurogenesis）。這項突破性發現不僅可能對抗大腦老化，還有望為阿茲海默症、帕金森氏症等退化性腦疾病，以及中風後腦損傷的治療帶來新契機。
人類大腦中的大部分神經元（neurons）伴隨我們一生，它們透過複雜的突觸結構儲存長期記憶等重要訊息。在成年大腦中，一群稱為神經幹細胞的特殊細胞負責製造新的神經元，來補充並替換老化或受損的神經元。然而，隨著年齡增長，製造新神經元的能力逐漸衰退，這不僅影響記憶力，還可能提高罹患退化性腦疾病的風險，同時減緩中風或腦損傷後的復原能力。
據《每日科技網》（scitechdaily）報導，研究團隊利用CRISPR基因編輯技術，篩選出在老年小鼠細胞樣本中能提升神經幹細胞活性的基因，並最終鎖定名為GLUT4的葡萄糖轉運蛋白（glucose transporter protein）。這項發現暗示，老年神經幹細胞周圍的葡萄糖濃度升高，可能是導致其活性下降的主要原因。
研究主要作者、ReneuBio公司科學顧問兼共同創辦人魯茲（Tyson Ruetz）博士表示，研究團隊開發出一套新方法，可以在活體小鼠中測試基因途徑對神經幹細胞的影響，觀察其增殖、遷移至嗅球（olfactory bulb），以及形成新神經元的能力。
實驗巧妙地利用了神經幹細胞活化的腦室下區（subventricular zone）與嗅球之間的距離，這兩者在小鼠大腦中相距僅數毫米。研究團隊剔除了腦室下區的GLUT4基因，並在數週後觀察到嗅球中新生神經元數量顯著增加，甚至超過原本的兩倍。
魯茲博士進一步指出，這項技術也可應用於腦損傷的研究，因為腦室下區的神經幹細胞同樣負責修復中風或創傷性腦損傷造成的組織損傷。
史丹福大學遺傳學教授布魯內特（Anne Brunet）補充說，葡萄糖轉運蛋白的發現為未來開發藥物或基因療法提供了新的方向，透過活化老年或受損大腦中的神經新生，甚至有可能僅透過飲食干預，例如低碳水化合物飲食，來調整老年神經幹細胞對葡萄糖的吸收，進而促進大腦健康。
此外，研究團隊還發現了其他與神經幹細胞活化相關的途徑，如與初級纖毛（primary cilia）相關的基因。初級纖毛是大腦細胞的組成部分，負責感測和處理生長因子與神經傳導物質等訊號。這項發現與先前的研究結果相一致，並進一步加強了研究團隊對其方法的信心。
布魯內特教授表示，下一步的研究將著重於探討限制葡萄糖攝取，而非完全剔除GLUT4基因，對神經幹細胞活性的影響。相關研究於2024年10月2日發表於國際權威期刊《自然》（Nature）。

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