人神经干细胞分化形成的神经元(红)与星形胶质细胞(绿)。
人神经干细胞分化形成的神经元(红)与星形胶质细胞(绿)。(Steven Pollard / Wellcome Collection;CC BY 4.0)

培养时间决定损伤表型是否明显

C9ORF72 重复扩增与肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)及额颞叶痴呆(frontotemporal dementia,FTD)有关。美国马萨诸塞大学医学院(University of Massachusetts Medical School)等团队在 Neuron 报告,使用患者诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)来源的运动神经元,检查培养时间与损伤之间的关系。

对 4 位患者来源的模型培养 4 个月后,DNA 双链断裂相关标志 γH2AX 增加;运动神经元标志阳性细胞的核内信号也高于对照。彗星实验则以 DNA 尾长和尾部 DNA 比例观察 DNA 断裂。采用运动神经元比例超过 80% 的培养后,DNA 损伤约从 8 周开始可检测,并在 3–4 个月时更明显。

早期氧化应激阴性与晚期升高分开观察

研究以线粒体活性氧相关荧光比较患者与对照培养。图 4 的这组比较涉及 3 位患者和 3 位对照:2 周时未见升高,8 周及 4 个月时患者培养的荧光增加。早期阴性结果说明,模型阶段会影响是否能观察到这一终点。

氧化应激与 DNA 损伤在相近培养阶段出现,为药理干预选择了具体观察窗口。作者据此检验,降低氧化应激能否减轻已经出现的 DNA 损伤。

3 个月模型接受 3 周 Trolox 后,DNA 尾长部分降低

Trolox 是水溶性维生素 E 类似物。团队在 3 个月的 C9ORF72 患者运动神经元培养中加入 Trolox,继续处理 3 周,再以彗星实验比较 DNA 损伤。

图 4G 分别列出 3 位对照、3 位患者及相应患者培养的 Trolox 处理结果。患者模型的相对 DNA 尾长在处理后部分降低。这一结果支持氧化应激参与 DNA 损伤,作者据此提出继续评价抗氧化干预的治疗潜力。

来源与延伸阅读

  1. Poly(GR) in C9ORF72-Related ALS/FTD Compromises Mitochondrial Function and Increases Oxidative Stress and DNA Damage in iPSC-Derived Motor Neurons. Neuron. 2016. doi:10.1016/j.neuron.2016.09.015 ↗