文摘
脊髓性肌萎缩(SMA)是一种常染色体隐性神经退行性疾病,导致进行性肌肉无力、萎缩,有时过早死亡。SMA是由突变或缺失引起的运动神经元生存1 (SMN1)基因。一种有效的治疗目前并不存在。从SMA的严重性SMN表型与表达水平呈负相关,SMN编码的蛋白质,SMN是最重要的治疗目标,开发有效的治疗SMA。近年来,众多SMN独立目标和治疗策略被证明在SMA治疗有潜在的作用。例如,一些神经营养、凋亡和myotrophic因素能够促进运动神经元生存或改善肌肉力量SMA小鼠模型所示或临床试验。Plastin-3、cpg15 Rho-kinase抑制剂调节轴突动力学和可能减少SMN损耗的影响神经肌肉接头的混乱。干细胞移植在SMA模型小鼠导致改善生存的运动行为和延伸,可能从营养支持。尽管大多数治疗方法仍在调查中,这些模治疗可能会提供一个辅助方法为未来的SMA疗法。
1。介绍
脊髓性肌萎缩(SMA)的特点是运动神经元变性和肌肉萎缩,瘫痪,一个衰减寿命1]。婴儿死亡率的疾病是最主要的遗传原因(2]。SMA展品的常染色体隐性遗传模式1 6000 - 10000年新生儿发病率和载波频率约1:35 (2,3]。根据发病的年龄和实现电机的里程碑,SMA已经细分为四种临床类型:严重(I型;Werdnig-Hoffmann疾病)、中级(II型),轻度(III型;Kugelberg-Welander疾病),和成人形式(4]。大多数SMA患者港缺失、突变或转换的端粒的复制运动神经元生存基因(SMN1)[5,6]。着丝粒的SMN基因(SMN2)存在于所有SMA患者,但无法弥补SMN1基因缺陷的主要记录SMN2基因有缺陷地拼接(5,6]。目前,没有SMA的治疗疗法。因为有一个反向SMN蛋白的数量和疾病严重程度之间的相关性(7,8),SMN SMA治疗的最重要的治疗目标发展(9,10]。然而,一些SMN独立目标和治疗策略被证明有可能受益SMA (11- - - - - -20.]。尽管大多数仍在调查中,这些模疗法可能会提供一个辅助方法为未来的SMA疗法。
2。疾病的机制
虽然SMA的发病机制已被广泛研究,一些详细的疾病的机制仍不完全清楚。图1显示在SMA基因。SMN 38-kDa蛋白表达在细胞质和细胞核的细胞(21]。SMN作为伴侣蛋白剪接体的装配前体通过结合小核RNA(核内小RNA)与Sm蛋白生成小分子核核糖核蛋白(snRNPs) [22,23]。snRNP大会活动显著减少脊髓从SMA模型小鼠和snRNP大会损害的程度与疾病严重程度(24]。因此,在pre-mRNA拼接SMN起着至关重要的作用。证据表明,SMN还参与神经肌肉接点的稳定和成熟,交通运动神经元的轴突mrna (25- - - - - -27]。SMN-deficient运动神经元表现出严重缺陷集群电压门控钙通道在轴突生长锥26]。钙通道分布的改变可能会影响神经递质释放,造成功能障碍和神经肌肉接点immaturation [25,28]。此外,SMN蛋白可以形成相关运输和颗粒β肌动蛋白mRNA在神经过程(29日]。SMN的密切关系β肌动蛋白进一步表明,运动神经元来自SMA模型小鼠有缩短轴突和小生长锥,也缺乏β肌动蛋白mRNA和蛋白(30.]。因此,SMN函数通过援助在拼接过程中保持适当的神经机制,并建立适当的肌肉和神经之间的通信通过稳定运动终板的神经肌肉接点。维护和沟通的损失可能会因此触发事件的级联,可能导致运动神经元死亡。
通过鼠标SMA小鼠模型已经生成Smn基因敲除和人类SMN2转基因的方法(8,31日]。这些老鼠显示脊髓运动神经元退化,肌肉萎缩,运动性能类似于SMA患者受损。这些SMA疾病严重度的老鼠也负相关的拷贝数SMN2转基因产品(8,31日]。这些发现证实了SMA直接由SMN不足引起的。去神经的神经肌肉接点先于SMA小鼠脊髓运动神经元损失(25]。神经肌肉接头形式和功能可以正常产后疾病发病前(32]。之后,异常神经丝积累和在神经肌肉接头功能破坏成为明显25]。除了这些神经肌肉接头形态和功能的变化,研究脊髓的SMA表达小鼠表现出明显的失败的基因集群在产后发育途径33]。随后,通过仍然未知的机制,在脊髓前角运动神经元退化地区可能通过细胞凋亡16,34),和肌肉萎缩和运动功能障碍变得明显。
最近,先天性心脏缺陷被认为是额外的重要表型特别是在I型SMA患者,包括心房间隔缺损、右心室扩张,室间隔缺损(35]。组织学研究SMA模型小鼠还显示,心脏重构开始在严重的SMA小鼠在胚胎阶段,运动神经元在这个阶段还没有明显影响。出生后,有进步的心脏纤维化,可能导致氧化应激(36]。SMA老鼠也患有严重bradyarrhythmia进步心传导阻滞和心室去极化受损,这可能与缺陷(交感神经支配37]。值得注意的是,系统恢复SMN表达式能够减少心脏缺陷伴随着延长寿命,这意味着心脏异常在SMA发病机制中发挥重要作用[38,39]。
3所示。SMN依赖治疗
因为SMN水平通常与SMA患者的疾病严重程度和小鼠模型7,8,31日,40),SMN SMA治疗是最好的治疗目标发展。各种策略来增加SMN水平在SMA测试小鼠模型,其中一些甚至显示有前途的有益作用[9,10]。直到现在,没有一个被证明是持续强劲或在SMA患者产生持续的利益。这些治疗策略分为小分子、反义寡核苷酸(麻生太郎)和病毒vector-mediated基因疗法。
所有SMA患者至少有一个副本SMN2为操纵基因,提供一个机会SMN2基因表达(6]。潜在的SMA疗法使用小分子的作用方式主要包括恢复的SMN2拼接模式,激活SMN2子,延长半衰期SMN信使核糖核酸或蛋白质(10]。潜在的药物包括组蛋白脱乙酰酶(HDAC)抑制剂如丁酸钠(41],phenylbutyrate [42),丙戊酸(VPA) [43),trichostatin (44],萨哈[45],LBH589 [46],以及hydroxyuria [47),钒酸钠(48],aclarubicin [49],indoprofen [50],bortezomib [51),氨基甙类抗生素,如妥布霉素、阿米卡星(52],TC007 [53],和G418 [54]。因为还没有药物在临床试验中显示一致的好处(55,56),找到一个有效的治疗有明显的治疗机制,如SMN独立的目标,为未来的SMA治疗是必要的。
在这些小分子,VPA药物被研究最广泛被用于癫痫和双相情感障碍患者几十年(57]。VPA治疗水平的提高SMN转录和蛋白质在成纤维细胞来源于SMA患者通过upregulation丝氨酸/ arginine-rich (SR)蛋白,参与调节SMN2外显子7招聘(58,59]。自噬溶酶体的降解胞质组件,保持神经细胞内稳态;其功能障碍与各种神经退行性疾病,可能包括SMA (60]。VPA也是一个自噬增强剂,激活自噬途径和减毒rotenone-induced SH-SY5Y细胞毒性(61年]。此外,VPA上调一些凋亡因素如bcl - 2、Bcl-xl可能通过激活ERK44/42 [43,62年,63年]。可能通过多种疗效,VPA减少运动神经元退化,肌肉萎缩,和运动功能障碍在SMA老鼠43,64年),和一小群SMA患者显示每日VPA治疗后明显改善肌肉力量(65年,66年]。尽管有这些令人鼓舞的结果,大型临床试验没有证实的有益影响VPA SMA患者(67年- - - - - -69年]。这些令人失望的结果可能导致不同的药物动力学和生物利用度啮齿动物和人类之间以及dose-limiting偏狭和药物不良反应(9]。此外,VPA治疗的反应显示intrapatient interpatient可变性的研究利用SMA患者的成纤维细胞和淋巴母(70年),这可能意味着组织和个人因素可能影响VPA影响原因不明。
使用麻生太郎抑制拼接消音器SMN2外显子7导致恢复正常SMN2拼接模式(71年]。麻生太郎的影响进一步提高通过绑定平台的公司招聘的SR蛋白的麻生太郎SMN2外显子7区(71年]。这些双官能ASOs能够达到近100%外显子7包容和增强SMN表达在细胞分析[2 -三倍72年]。麻生太郎注入cerebroventricles引起一个健壮的感应SMN蛋白在大脑和脊髓和扩展SMA老鼠的寿命(73年]。最近的一项研究表明,系统性的麻生太郎导致戏剧性的SMA的小鼠的寿命延长和效果比那些intracerebroventricular交付麻生太郎(中位数生存,108和16天)39]。这些发现表明,麻生太郎疗法在这个领域有很大潜力和extra-CNS目标需要拯救SMA表型。然而,另一个类似的研究显示不同的结果,麻生太郎的早期intracerebroventricular交付更好的结果比静脉麻生太郎交货(74年麻生太郎治疗),这表明治疗方法仍需要进一步研究和优化。
直接注射腺相关病毒载体血清型8 (AAV8)携带SMN到cerebroventricles和上腰椎脊髓SMA的老鼠表现出强劲的寿命提高880%以更少的运动神经元变性和神经肌肉接头结构异常(75年]。然而,增强SMN表达在胸腰椎地区,但稀疏的颈线,这也就意味着贫穷AAV在蛛网膜下腔的扩散。相比之下,静脉AAV血清型9 (AAV9)注入显示成功影响广泛的基因传递在整个脊髓76年]。静脉注射人类codon-optimized AAV9携带SMN1在产后第一天最运动功能恢复,神经肌肉生理学、和寿命在SMA老鼠77年]。值得注意的是,产后第一天治疗导致的最大转导运动神经元,而产后第十天治疗导致glia-predominant转导(77年]。这种细胞类型特异性的转变可能是由于血脑屏障的关闭生命第一周内,发生新生儿老鼠(78年]。血脑屏障是成熟和专利时,病毒粒子可能是无法穿透的船只顺利访问运动神经元,但只有遇到内皮包装纸的星形胶质细胞的脚。由于血脑屏障可能成熟早在人类新生儿期(79年],AAV9转导功效应进一步被测试在非人灵长类动物不同年龄的确定最优为未来的治疗时间窗。
4所示。SMN独立目标和治疗
4.1。神经保护、Antiapoptosis Myotrophic效果
以下4.4.1。胰岛素样生长因子- 1
胰岛素样生长因子- 1 (igf - 1)是一种营养因子主要由肝脏分泌的,在高水平在血液中循环。igf - 1是一个关键分子参与正常的大脑发育和功能(80年),可能有神经保护作用通过抑制神经细胞死亡在亨廷顿氏病和脊髓小脑的共济失调(81年,82年]。igf - 1也增强了对皮质脊髓运动神经元的轴突产物(83年]。Igf1零SMA老鼠老鼠表现出一些表型相似性,如体积小和广义肌肉萎缩症,其中大部分在出生时死亡(84年]。值得注意的是,在SMA降低小鼠血清igf - 1水平,系统增加了SMN表达式使用SMA老鼠的麻生太郎策略是伴随着恢复血清igf - 1正常水平(39]。IGF-binding蛋白mRNA水平,有趣的是,酸不稳定的亚基(IGFALS),但不是igf - 1,减少在SMA老鼠。IGFALS igf - 1和IGF-binding蛋白质3结合形成一个稳定的三元复杂,延长半衰期的igf - 1从10分钟到12小时85年]。因此,低血清igf - 1水平SMA IGFALS,差别可能与对这些老鼠和igf - 1可能的因素之一,对SMA的发病机制(39]。
igf - 1治疗已经显示出改善疾病表型的啮齿动物模型运动神经元疾病,如肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS) (86年)和脊髓和延髓的肌萎缩症(SBMA) [87年]。SMA,转基因的表达igf - 1在SMA导致小鼠骨骼肌肌纤维增加规模和温和改善生存中值(11]。交付一个质粒向量编码igf - 1的intracerebroventricular注入新生SMA老鼠也会增加体重和提供了一个温和改善生存中值(12]。然而,intracerebellar病毒的igf - 1减少了运动神经元变性,但没有改善运动机能温和影响SMA老鼠(88年]。因此,igf - 1的影响和IGFALS-related疗法使用不同的治疗策略在SMA仍然需要进一步调查。
4.1.2。睫状神经营养因子
雪旺细胞接近神经肌肉侧发挥重要作用在触发终端发芽89年]。这些细胞表达睫状神经营养因子(据),和缺乏据表达强烈降低终端发芽和运动单位的大小13]。损耗的ALS的小鼠模型,突触囊泡在突触的损失;据可以防止突触囊泡的损耗,从而维持神经肌肉的功能连接(90年]。据治疗使用CNTF-secreting干细胞或由当地据注入骨骼肌导致更好的维护外围电动机轴突在老鼠突变,进步电动机neuronopathy (中性粒细胞)[91年,92年]。
严重类型的SMA老鼠,发芽和扩大汽车单位通常不会发生。相比之下,在杂合的神经肌肉接头的结构和功能Smn(+ /−)小鼠相对保存,脊髓运动神经元(尽管有一些损失13]。然而,据淘汰赛的杂合的完成Smn(+ /−)小鼠减少神经终端的发芽反应伴随着减少肌肉力量(13]。这些结果暗示据可以补偿损失从剩余的电动机的运动神经元轴突码头所以支配神经肌肉侧保持;因此,据可能指导为SMA的新疗法。虽然系统性据治疗引起严重的副作用包括发烧和ALS患者恶病质(93年),肌肉或中枢神经系统针对据疗法可能提供一个机会来减少这些副作用,显示在SMA的好处。
4.1.3。Cardiotrophin-1
据和Cardiotrophin-1 (CT-1)都是白介素家族的成员,共同的受体结合复杂要求白血病抑制因子受体(LIFR)和gp130 [94年]。CT-1,一个重要的心血管细胞因子,在神经肌肉系统(也有有利影响95年]。CT-1在正常运动神经元的发展至关重要,也能够支持长期生存的运动神经元和轴索显微外科术在培养细胞和大鼠(96年]。此外,过度的CT-1中性粒细胞和肌萎缩性侧索硬化症小鼠显著延迟疾病发作,减少了运动神经元的变性和轴突,保存的终端神经支配骨骼肌(97年,98年]。SMA老鼠,肌内注射adenoviral向量表达CT-1,即使在非常低的剂量,延长生存,推迟了汽车缺陷,减少电动机轴突变性和异常突触终端(14]。尽管大多数的研究关于CT-1专注于心血管系统疾病,CT-1可能仍然是一个有价值的治疗运动神经元疾病的代理通过神经营养作用。
4.1.4。Bcl-xL和伯灵顿
脊髓运动神经元的变性SMA是通过介导的细胞凋亡(16,34]。bcl - 2家族,Bcl-xL和伯灵顿是细胞死亡的重要监管机构在神经系统细胞的成熟。Bcl-xL是一种凋亡bcl - 2家族的成员,通过抑制proapoptotic bcl - 2家族的成员通过heterodimerization [99年]。Bcl-xL在SMA患者表达下调和小鼠模型17,One hundred.]。Bcl-xL超表达可以预防运动神经元死亡培养初级运动神经元(101年和胚胎运动神经元SMN击倒(102年]。有趣的是,Bcl-xL在SMA超表达小鼠减少运动神经元变性,保存的运动功能,延长寿命没有SMN表达水平的变化(17]。此外,伯灵顿的蛋白质是一个主要proapoptotic bcl - 2家族的成员。伯灵顿敲除小鼠SMA疾病严重程度轻脊髓神经元变性和长寿命低于与野生型SMA的同胞伯灵顿基因(16]。因此,Bcl-xL和伯灵顿可能不是简单地通过凋亡途径,但通过未知的机制在SMA打捞神经功能。Bcl-xL /伯灵顿的比例是另一个有吸引力的目标,可能增加Bcl-xL和伯灵顿表达减少可能的SMA患者受益。
4.1.5。利鲁唑
2-aminobenzothiazole利鲁唑,是唯一可用于ALS疾病修饰治疗(103年]。虽然利鲁唑是调节兴奋性神经传递主要是通过抑制谷氨酸释放,精确的神经保护机制在很大程度上仍投机(104年]。在SMA老鼠,利鲁唑改善生存和中值减少异常的细胞骨架组织电动机突触终端(105年]。然而,小I期临床试验,招收7 riluzole-treated服安慰剂和3 I型SMA婴儿,证明没有显著差异利鲁唑治疗后生存和运动能力的变化(106年]。然而,进一步的分析表明,利鲁唑组3例呈现一个不寻常的疾病过程和还活着三十岁的时候,64个月。最近利鲁唑在SMA患者的药物动力学研究[107年),利鲁唑的长期效益仍然保证大型临床试验对SMA患者。
4.1.6。加巴喷丁
加巴喷丁是一种GABA模拟,临床上用于癫痫患者和神经性疼痛超过10年(108年]。加巴喷丁也可能有神经保护作用部分是通过减少池能释放的谷氨酸的神经元,从而减少会引起潜在的(109年,110年]。虽然加巴喷丁治疗显示边际降低疾病进展在二期临床试验中对ALS患者(111年),下面的三期临床试验未显示显著的好处后,加巴喷丁治疗9个月(112年]。SMA,加巴喷丁的第一个临床试验注册84 II和III型SMA患者。加巴喷丁和安慰剂组之间没有区别在任何测量结果包括肌肉力量的变化,肺功能、运动功能评定量表(12个月的治疗后113年]。然而,另一个临床试验共招收了120名II和III型SMA患者表现出显著改善肌肉力量的腿在加巴喷丁治疗后6 - 12个月(114年]。这两个试验的荟萃分析没有成功证明加巴喷丁在SMA的有利影响56]。
4.1.7。β肾上腺素能受体激动剂
β2-Adrenergic受体激动剂,如舒喘灵(沙丁胺醇在美国),增强肌肉力量在老年大鼠(115年),人类健康志愿者(116年),和一些病理条件117年,118年]。飞行员的临床试验,十三II或III型SMA患者接受舒喘灵6个月显示,myometry显著增加,用力肺活量、瘦体重(119年]。进一步大审判招收23 II型SMA患者始终得到了类似的结果,功能分数更好的日常舒喘灵治疗后6、12个月(120年]。值得注意的是,这种药物没有产生任何重大的副作用(119年,120年]。的作用机制β2-adrenergic受体激动剂对人体骨骼肌肉,增强肌肉力量并不是完全理解。有趣的是,舒喘灵也促进了外显子7加入SMN2成绩单,从而增加水平的完整成绩单SMN2在SMA纤维母细胞121年]。在SMA患者,每日舒喘灵显著和持续增加SMN2完整的转录水平外周白细胞,反应是直接成正比SMN2基因拷贝数(122年]。考虑双官能舒喘灵治疗效果和安全性,大的随机双盲安慰剂对照临床试验是强制性的。
4.1.8。Follistatin
肌肉生长抑制素属于TGF -β家庭和功能作为一个强有力的肌肉增长的消极监管机构(123年]。抑制肌肉生长抑制素增加肌肉和力量在野生啮齿动物和改善肌肉萎缩症的小鼠模型的病理生理学124年,125年]。Follistatin是cystine-rich糖蛋白结合,抑制一些TGF -β家庭成员,包括肌肉生长抑制素(126年]。Follistatin由肌内注射小鼠模型重组病毒载体增加肌肉的肌萎缩性侧索硬化症和杜氏肌萎缩症(127年,128年]。自SMA分散特性肌肉萎缩,抑制肌肉生长抑制素也可能是一个治疗的策略。——卵泡重组过分生长在SMA模型小鼠腹腔注射增加肌肉质量,改善运动机能,延长寿命30%没有SMN蛋白水平变化在脊髓和肌肉15]。然而,其他研究发现没有——卵泡转基因超表达的表型改变过分生长或消融SMA老鼠的肌肉生长抑制素(129年,130年]。造成这种差距的原因——卵泡的影响目前尚不明确,而且过分生长SMA治疗还需要进一步验证。
4.2。轴索的动力学
4.2.1。准备Plastin-3
尽管SMA-affected兄弟姐妹通常开发类似的疾病严重程度的发病年龄和疾病的进展131年与纯合子),一小部分的人SMN1突变是完全无症状尽管携带相同数量的SMN2副本作为他们的兄弟姐妹的影响,表明修饰基因的影响(132年,133年]。第一个潜在SMN-independent疾病修饰符,plastin-3,最近被发现从六个SMA-discordant家庭有八个完全无症状女性继承了相同的SMN1和SMN2等位基因作为影响兄弟姐妹(18]。水平的提高plastin-3也发现与温和的SMA表型在女性患者中,独立于SMN蛋白水平(18,134年]。
Plastin-3,肌动蛋白结合蛋白,肌动蛋白纤维组织和表达的监管机构几乎所有固体组织,包括人类的大脑、脊髓,和肌肉(18]。Plastin-3 colocalizes SMN的颗粒在运动神经元的轴突,Plastin-3蛋白质水平降低大脑和脊髓的SMA小鼠模型(18,135年]。SMN-depleted神经元PC12细胞和初级鼠标运动神经元文化源自SMA老鼠,plastin-3超表达能够恢复从轴突缺陷产物18]。值得注意的是,过度的plastin-3或其orthologues也导致分崩离析轴突在SMN枯竭的斑马鱼胚胎缺陷和疾病严重程度,果蝇,秀丽隐杆线虫(18,136年]。SMN已表现出温和、限制的消极功能profilin花絮在肌动蛋白聚合137年]。Profilin花絮”是另一个肌动蛋白结合蛋白,击倒的Profilin花絮”导致刺激神经突的副产物,而过度Profilin花絮减少神经突数量和大小(138年]。淘汰赛的profilin花絮在SMA模型小鼠能够恢复plastin-3异常低的水平。然而,这些SMA小鼠的表型不改善,尽管消耗profilin花絮和恢复plastin-3水平,这表明肌动蛋白动力学的其他组件也严重影响SMA (135年]。虽然需要回答一些问题,比如在SMA plastin-3背后的机制和效果的plastin-3 upregulation SMA小鼠模型,plastin-3 SMA SMN-independent可能成为重要的治疗目标。
4.2.2。Cpg15
候选人plasticity-related基因15 (cpg15)是高度发展中脊髓腹侧的表达,能促进电机轴突分支和神经肌肉突触的形成(139年,140年]。Cpg15 mRNA colocalizes SMN蛋白在轴突和本地翻译在生长锥(141年]。住房和城市发展部是一种特异性神经元rna结合蛋白和SMN的互动合作伙伴141年- - - - - -143年]。Cpg15可能是一个信使rna目标SMN-HuD复杂和SMN缺陷减少cpg15神经元(mRNA水平141年]。最重要的是,cpg15超表达部分从电机轴突赤字在斑马鱼SMN不足(141年]。因此,cpg15 SMN的似乎是一个至关重要的下游区神经元,可以看作是一个修饰词的SMA疾病通过调节轴突延伸和轴突终末分化。
4.2.3。Rho-Kinase抑制剂
Rho-kinase信号是一个肌动蛋白动力学的主要监管途径,Rho-kinase激活与树突简化,减少脊柱的长度和密度(144年]。Rho-kinase活动是调节SMN-depleted PC12细胞和SMA模型小鼠(145年,146年]。细胞的迁移能力U87MG astroglioma被击倒的减毒SMN的异常激活Rho-kinase通路(147年]。通常,SMN结合profilin花絮形成复合物,和Rho-kinase可能使磷酸化profilin花絮”(148年]。通过SMN之间的竞争和Rho-kinase绑定profilin活动花絮,SMN不足导致减少SMN-profilin国际内部审计师协会的《职业profilin复合物和更强的交互活动花絮与Rho-kinase [148年]。随后,hyperphosphorylation profilin的花絮在SMA导致抑制神经突的产物。因此,Rho-kinase抑制可以正确SMN减少SMA的效果达到一个适当的比德- /磷酸化profilin花絮。
值得注意的是,治疗SMA模型小鼠Rho-kinase抑制剂y - 27632或Fasudil导致显著延长生存,改善神经肌肉接点的完整性和增加肌肉纤维尺寸没有改变SMN表达式或增加脊髓运动神经元的数量(146年,149年]。Fasudil以来已经成功地应用在许多临床试验为其他基于其神经保护神经和血管疾病,血管舒张,免疫调制效应(150年),为SMA患者Fasudil治疗研究的结果预期。
4.3。干细胞
4.3.1。神经干细胞
SMA的诊断通常是由初始症状病人的肌肉无力后,会有大量的脊髓运动神经元的损失(64年]。上述SMN依赖和独立的治疗只能防止疾病进展,但不是恢复失去的运动神经元,而干细胞疗法可能为细胞提供一个可能的替代。Fetal-derived神经干细胞(nsc)能够自我更新和多功能的能力产生神经元(包括运动神经元),星形胶质细胞,少突胶质细胞(151年]。nsc可以从小鼠胚胎脊髓和孤立的对一个运动神经元细胞分化命运的启动与视黄酸和声波刺猬。鞘内注射的影射nsc国家导弹防御老鼠,另一个模型的运动神经元疾病,导致改善异常表型和延长生存152年]。此外,nsc来自人类胚胎脊髓移植后延迟疾病发病和延长寿命直接进入脊髓肌萎缩性侧索硬化症小鼠(153年,154年]。
严重类型的SMA小鼠模型,鞘内注射在产后第一天影射nsc来自老鼠胚胎脊髓也促进了运动神经元生存,改善运动机能,延长寿命19]。尽管一些移植细胞表达运动神经元标记,没有直接证据表明产生的有利影响形成功能性运动单位的移植细胞。移植undifferentiating nsc还显示显著增加生存的SMA老鼠,虽然不像的影响有效nsc影射到运动神经元命运(19]。因此,观察到的好处nsc在SMA模型小鼠可能与营养支持。
4.3.2。胚胎干细胞
虽然在SMA fetal-derived NSC移植小鼠显示有前途的影响,推导从脊髓源阻碍进一步的临床实施因为道德和技术问题(155年]。另一方面,胚胎干细胞可能更容易获得,也能区分在体外和在活的有机体内nsc,运动神经元的命运(156年]。脊柱内的移植胚胎干细胞的运动神经元导致显著改善运动行为ALS鼠(157年]。SMA,胚胎干细胞nsc移植囊内的老鼠在SMA模型迁移到脊髓前角和改善运动功能和寿命20.]。虽然移植干细胞适当集成到实质,并表示神经元和电动机特异性神经元标记,又没有新生成的运动神经元结果的证据的肌肉。在之前的一项研究中,一个男孩和共济失调毛细血管,人类胎儿nsc的收到intracerebellar和鞘内注射。四年后,他被诊断出患有一种donor-derived多病灶的脑glioneuronal肿瘤(158年]。增加胚胎干细胞的分化率nsc移植之前,上述SMA研究drug-selectable使用胚胎干细胞系,更昔洛韦和G418申请选择对未分化的胚胎干细胞和神经上皮细胞,分别。使用这些drug-selectable干细胞移植不仅促进了安全,但也产生优越的治疗效果比使用野生型胚胎干细胞(20.]。
4.3.3。诱导多能干细胞
第一份报告后,在小鼠成纤维细胞重编程为所谓的诱导多能干细胞(iPS)细胞表达的oct3/4, Sox2在2006年原癌基因,Klf4 [159年),人类体细胞重编程细胞多能性状态是通过使用类似的方法160年,161年]。“诱导多能性”细胞可以分化成内皮细胞,中层,或外胚层的起源,进一步血统限制可以获得特定的神经亚型或星形胶质细胞。最近,“诱导多能性”细胞已经成功生成从SMA患者的成纤维细胞162年,163年]。SMA-specific iPS细胞表现出能力降低形成运动神经元和神经突的异常结果异位表达SMN解救了这些异常表型(163年]。这些“诱导多能性”细胞提供了一个新奇的机会在疾病建模为研究SMA发病机制,可用于筛选SMA治疗的新化合物。
使用fetal-derived细胞或胚胎干细胞的移植是翻过了可用性的问题,免疫排斥反应的可能性,和道德规范。相比之下,“诱导多能性”细胞的来源是无限的,和“诱导多能性”细胞移植自体。移植正常的神经元来自“诱导多能性”细胞减少异常表型在帕金森病的小鼠模型164年]。值得注意的是,当“诱导多能性”细胞来源的神经前体细胞与帕金森病病人移植到帕金森病大鼠的纹状体模型中,供体细胞分化为多巴胺能神经元,在啮齿动物的大脑好几个月,幸存下来并减少异常运动不对称(165年]。在SMA自体iPS细胞移植,iPS的衍生神经前体细胞或运动神经元应该进行预处理来表达高水平的SMN移植前。直到现在,仍然没有细胞移植报告在SMA使用“诱导多能性”细胞。
5。结论
在各种神经系统疾病,许多疾病,如帕金森病、癫痫、和多发性硬化临床与多个药物治疗相结合来提高治疗效果。运动神经元可能也需要额外的支持最优应对SMN-based治疗。在过去的二十年里,巨大的进步在SMA关于遗传学、病理生理学和治疗。一些有用的策略来提高SMN表达式已经开发出来,和一些小说SMN-independent治疗目标被发现。虽然SMN行为调节和纠正的神经肌肉接头功能改善,SMN-independent目标可能发挥作用的扩展运动神经元的生存和减少SMN损耗在轴突的动力学的影响。
这两个目前干细胞移植研究SMA只有证明利益可能与营养支持,无需更换功能细胞的证据(19,20.]。生成功能运动单位,移植的干细胞能够分化成运动神经元,适当的项目相对应的轴突长途向肌肉、神经肌肉接头内,形成功能性突触。在运动神经元变性的病毒诱导大鼠模型,小鼠胚胎干细胞脊髓运动神经元移植到可以生存,延长轴突,形成功能性运动单位,促进康复瘫痪(166年,167年]。电动机的成功开发单位在上述研究可能导致相结合的方法,其中包括dibutyryl-cAMP总局rolipram,环孢霉素,和胶质细胞line-derived神经营养因子促进运动神经元生存,规避髓斥力,避免免疫排斥反应,分别和提高轴突产物。因此,使用干细胞细胞替代疗法对SMA不是完全不可能的;然而,仍有许多精通细胞疗法在临床应用治疗运动神经元疾病。
承认
本文致力于洪医生李的记忆,永恒的SMA实验室的负责人。这项工作是由国家科学委员会的资助(100 - 2314 - b - 002 - 050 - my2)。