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Science:短脉冲电刺激苍白球中特定神经元亚群延长了脑深部刺激的治疗益处

来源:本站原创 2021-10-10 13:30

2021年10月10日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自美国卡内基梅隆大学的研究人员找到了一种使脑深部刺激(deep brain stimulation, DBS)更加精确的方法,从而使治疗效果超过目前可用的治疗方法。这一发现将极大地推动帕金森病研究。相关研究结果发表在2021年10月8日的Science期刊上,论文标题为“Commensal bacteria promote endocrine resistance in prostate cancer through androgen biosynthesis”。论文通讯作者为卡内基梅隆大学生物科学副教授Aryn Gittis。


DBS允许科学家们和医生使用植入大脑的薄电极,向大脑控制运动的部分发送电信号。这是一种行之有效的方法,可以帮助控制身体中不需要的运动,但是患者必须接受持续的电刺激,以获得症状的缓解。如果关闭电刺激,症状会立即恢复。

Gittis说,这项新的研究可能会改变这种情况。“通过找到一种具有持久效果的干预方法,我们的希望是极大地减少刺激时间,从而最大限度地减少副作用,延长植入物中的电池寿命。”

Gittis在2017年为这种治疗方法奠定了基础,当时她的实验室确定了大脑运动回路中的特定类别的神经元,靶向这些神经元可为帕金森病模型中的运动症状提供持久的缓解。在这项新的研究中,Gittis实验室使用了光遗传学,这是一种利用光来控制经过基因改造的神经元的技术。然而,光遗传学目前不能用于人类。

从那时起,她一直在努力寻找一种更容易转化为帕金森病患者的策略。她的团队在小鼠身上发现了一种新的DBS方案,该方案使用短脉冲电刺激。

Gittis说,“与其他现有的治疗方法相比,这是一个很大的进步。在其他DBS方案中,一旦关闭电刺激,症状就会回来。这种新的DBS方案似乎能提供更持久的益处---持续时间至少比传统DBS长四倍。”

在这种新的DBS方案中,这些作者针对苍白球(globus pallidus)---大脑基底神经节中的一个区域---中的特定神经元亚群进行短脉冲电刺激。Gittis说,科学家们多年来一直试图找到以这种细胞类型特异性的方式提供刺激的方法。她说,“这个概念并不新鲜。我们使用了一种‘自下而上’的方法来驱动细胞类型的特异性。我们研究了这种细胞类型的生物学,确定了驱动它们的信号输入。我们找到了一个让我们可以利用基础生物学的最佳点。”

论文第一作者Teresa Spix说,虽然有许多强有力的理论,但科学家们还没有完全理解DBS的工作原因。她说,“我们有点像在玩黑盒子。我们还不了解里面发生的每一件事,但我们的短脉冲方法似乎能提供更大的症状缓解。这种模式改变让我们可以不同地影响这种细胞类型。”

Spix在今年7月通过了博士论文答辩,她对这项研究与临床研究的直接联系感到兴奋。Spix说,“很多时候,我们这些在基础科学研究实验室工作的人不一定与实际患者有很多接触。这项研究从非常基本的神经回路问题开始,但却取得了在不久的将来可以帮助患者的发现。”


图片来自Wikipedia。

接下来,匹兹堡大学阿勒格尼健康网络(Allegheny Health Network, AHN)的神经外科医生将把Gittis的研究用于人体的安全性和耐受性研究。AHN神经外科医生Nestor Tomycz说,研究人员很快将开始对特发性帕金森病患者进行随机、双盲交叉研究。这些患者将被跟踪12个月,以评估他们的帕金森病运动症状的改善和不良事件的频率。

Tomycz说,“Aryn Gittis继续做着惊人的研究,阐明了我们对运动障碍中基底神经节病理学的理解。我们很高兴,她对短脉冲刺激(burst stimulation)的研究显示出改善DBS的潜力,DBS已经是一种行之有效的帕金森病疗法。”

AHN首席医疗官Donald Whiting说,这种新的DBS方案可以为实验性治疗打开大门。Whiting说,“Gittis正在帮助我们在动物模型中强调那些将会改变未来我们为患者所做的事情。几十年来,她的研究一直在帮助开发对帕金森病患者的护理治疗。”

Tomycz表示同意并说道,“这项研究确实在未来将帮助设计我们在大脑中使用的技术,并将帮助我们为这些患者获得更好的结果。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Teresa Spix et al. Population-Specific Neuromodulation Prolongs Therapeutic Benefits of Deep Brain Stimulation. Science, 2021, doi:10.1126/science.abi7852.

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