训练婴儿的大脑和身体可能会推迟雷特综合症的发作。雷特综合症是一种破坏性的神经系统疾病,全世界每10000个女孩中就有1个受其影响。
在复制这种遗传疾病的老鼠身上进行的实验中,科学家们发现,杏2注册在症状出现之前进行高强度的行为训练,既可以防止记忆丧失,也可以防止运动控制能力下降。霍华德·休斯医学研究所研究员胡达·佐格比和她的同事于2021年3月24日发表在《自然》杂志上的报告称,与未受过训练的老鼠相比,那些幼年受过训练的老鼠在执行测试其协调性或学习能力的任务时表现出高出5倍之多。
Zoghbi是贝勒医学院的一名内科医生和遗传学家,他已经对Rett综合症进行了30多年的研究。他说,这些来自症状与人类疾病非常相似的动物的数据为对新生儿进行基因筛查提供了明确的理论依据。
雷特综合症的主要患者是女孩,她们通常在三岁左右被诊断出患有雷特综合症——远在症状首次出现之后。她说,早期诊断可以为治疗提供机会,这可能会延缓儿童疾病的进展,甚至使他们能够更好地从未来的治疗中受益。“我们正在失去宝贵的时间,”佐格比说。“如果我们能对这些女孩进行筛查,并对她们进行培训,也许我们在症状出现之前获得的时间也会为其他治疗方法创造更多的机会。”
一个快速下降
目前还没有治疗雷特综合症的有效方法,而且这些症状源源不断,令人生畏。在大约一到两年的正常发育后,孩子们逐渐失去他们所学的技能。18个月大的时候,孩子们可能会有使用双手的问题。两年后,他们的平衡能力恶化,语言技能衰退。当症状全面爆发时,几乎大脑的每个部分都会受到影响。严重的情况下,女孩不会说话,不会自己吃饭,甚至不会开口。他们还会经历癫痫、磨牙和呼吸困难。
对于看着女儿退化的父母来说,“这是你能想象到的最痛苦的事情,”佐格比说。她的治疗之旅始于1983年,当时她遇到了两名反复绞扭双手的年轻患者,这是Rett综合征的一个特征。佐格比确信雷特综合症有遗传根源。1999年,她的研究小组发现X染色体上的一个基因突变是罪魁祸首。该研究小组在2011年和2016年报告称,一种名为MECP2的有缺陷的基因副本使大约一半的大脑神经元丧失功能,因此它们的功能只有正常能力的50-70%。
佐格比的研究小组写道,通过基因疗法纠正MECP2可能是一种理想的治疗方法,但给正确的神经元注射正确的剂量则是一个挑战。MECP2过多也会导致神经系统问题。科学家们目前正在研究一种治疗Rett综合征的候选基因疗法,尽管临床试验还没有开始。
佐格比的团队采用了另一种方法。如果研究人员能以某种方式刺激这些迟钝的神经元行动起来会怎样?Zoghbi和她的同事将电极植入“Rett老鼠”的大脑后发现,刺激大脑底部的关键神经元可以激活海马神经元,提高学习和记忆能力,使神经活动恢复正常。该团队于2015年在《自然》杂志上报道了这种深部脑刺激的结果。“这真的非常非常令人兴奋,”佐格比说。“这让我们想到,增强神经元的活动可以帮助它们。”
然而,在大脑中植入电极对儿童来说并不理想。首先,杏耀yl注册大脑的所有区域都受到雷特综合症的影响。所以佐格比的团队试图通过非侵入性的强化行为训练来模拟脑深部刺激的效果。
“我们认为这可能行得通,”她说,“因为这两种技术做的是同一件事——刺激神经元。”
培训时间
研究小组对雷特小鼠进行了协调能力和学习能力的训练,这两项技能在患有这种疾病的人身上会减弱。佐格比和他的同事们并没有只训练有症状的老鼠,而是测试了一个非常规的想法:他们也在老鼠出现任何症状之前就训练它们。
其中一种训练包括一种“旋转木马”装置,这是一种滚轴状的跑步机,需要老鼠不断行走以保持平衡。研究人员每周两次,每天四次,把老鼠放在这个设备上,每次五分钟。早期接受训练的老鼠比后来接受训练的老鼠表现得更好,它们呆在仪器上的时间大约是没有接受训练的老鼠的五倍。
研究小组在水迷宫测试中也发现了类似的情况,老鼠使用墙上的图片来了解水下平台的隐藏位置。研究人员再次发现,早期训练的老鼠比症状出现后训练的老鼠表现得更好。佐格比说:“结果真的非常惊人。”“差别是巨大的。”训练是特定任务的:例如,接受记忆训练的老鼠在协调能力方面没有改善。
研究小组在水迷宫测试中也发现了类似的情况,老鼠使用墙上的图片来了解水下平台的隐藏位置。研究人员再次发现,早期训练的老鼠比症状出现后训练的老鼠表现得更好。佐格比说:“结果真的非常惊人。”“差别是巨大的。”训练是特定任务的:例如,接受记忆训练的老鼠在协调能力方面没有改善。
在实验室实验中,研究小组追踪到负责每项训练任务的特定神经元组的表现改善。在显微镜下,这些神经元实际上与经过后期训练的小鼠不同,它们有更多的分支和与其他神经元的连接点。佐格比说,这种差异表明,早期高强度的训练从身体上改变了大脑,在某种程度上对抗疾病。
事实上,她的团队发现,对动物的持续训练甚至能延缓症状的出现。这些老鼠没有症状的时间比未经训练的老鼠多4个月。这对这些动物来说是很长的一段时间,它们和健康的老鼠一样,大约能活两年。佐格比认为人体临床试验是这项工作的下一个重要步骤。她认为婴儿训练可以采取多种形式,包括额外的“趴在肚子上的时间”,让婴儿俯卧以加强核心力量,或者集中语言训练课程来帮助婴儿掌握几个单词。
在女孩出生时进行筛查可以让医生们提前知道他们需要开始这样的培训,并且有可能在疾病开始侵袭之前为这些孩子争取一些时间。左格比说,MECP2基因检测广泛可用,
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没有参与这项研究的HHMI研究员Nat Heintz表示,研究小组的发现证明了对女婴进行基因筛查的正确性。这项研究是否会应用到人类身上还不得而知,“但有很多原因可以解释为什么会这样,”他说。而回报可能是相当可观的。洛克菲勒大学(Rockefeller University)的神经科学家海因茨(Heintz)说,早期治疗不仅可以延缓症状,“训练可能会有持久的好处。”“我想人们会觉得这很令人兴奋。”
即使推迟6个月也“绝对值得”,Zoghbi补充道。“我希望我们有一条道路可以改变这些人的生活。”