約翰霍普金斯大學醫學院的科學家發現了新的證據，顯示一小群由阿茲海默症患者的細胞生長的腦組織可以幫助研究人員預測個別患者對用於控制與該疾病相關的精神症狀的藥物有何反應。
研究的重點是實驗室培養的稱為有機物的腦組織。這些發現進一步證明，這些微型大腦模型最終可以幫助科學家為阿茲海默症患者開發和選擇更精確的治療方法。阿茲海默症是最常見的癡呆症。並影響了超過 700 萬美國人。
研究團隊也發現有機物會釋放微小顆粒。這些被稱為攜帶細胞訊息的細胞外囊泡。這些顆粒可能為診斷阿茲海默症和確定疾病進展程度提供新的生物標記。
這項研究部分由美國國立衛生研究院資助。已發表於 阿茲海默症和癡呆症：阿茲海默症協會雜誌。。
小腦模型可支持個人護理
「我們的研究表明，源自患者的大型大腦類器官及其分泌的囊泡可以幫助我們治療阿茲海默症。檢查其驅動機制。並評估患者亞群對不同治療的反應，」研究負責人、約翰霍普金斯大學醫學院遺傳醫學副教授 Vasiliki Machairaki 博士說。
目前阿茲海默症尚無治癒方法，但通常會開選擇性 SSRI 來幫助控制焦慮等神經精神症狀。憂鬱和騷動這些症狀幾乎影響所有患者。但馬查拉基說，對該藥物的反應差異很大。
約翰霍普金斯大學的研究人員研究了微型後腦模型。這是顱骨後部的區域，有助於控制呼吸、睡眠和心率等基本功能。研究小組想要確定這些模型是否能夠揭示分子訊號，顯示 SSRI 草酸艾司西酞普蘭可能會減輕與阿茲海默症相關的症狀。
將患者的血球轉化為腦組織
研究人員首先在獲得許可的情況下，從美國國立衛生研究院資助的約翰霍普金斯阿茲海默症研究中心的阿茲海默症患者身上採集血液樣本。
他們對血球進行重新編程，使其恢復到類似幹細胞的狀態。這些細胞被稱為多能幹細胞，可以發展成體內任何類型的細胞。
團隊使用了來自阿茲海默症患者和健康個體的多能幹細胞。在後腦中創造含有特殊腦細胞或神經元的類器官，可產生神經傳導物質血清素。
這些細胞被引導組織成豌豆大小的小腦組織簇，類似後腦。該研究包括代表阿茲海默症患者個體以及健康參與者的數百個類器官。馬查拉基認為，這可能是迄今為止在阿茲海默症研究中進行的最大的大腦類器官研究之一。
阿茲海默症類器官顯示出獨特的分子變化
源自患者的類器官在分子層面複製了阿茲海默症的許多關鍵生物學特徵。
這是與健康個體產生的類器官進行比較。從阿茲海默症患者的細胞中培養出來的物質顯示出參與腦細胞之間的通訊、發炎和疾病相關途徑的蛋白質的差異。
然後研究人員用草酸艾斯西酞普蘭（一種廣泛使用的抗憂鬱藥物）處理這些類器官。
在從患者身上獲得的一些類器官中，該藥物會增加參與血清素訊號傳導和腦細胞之間通訊的蛋白質。這些都是抗憂鬱藥物旨在影響的途徑。其他有機物質 很少或沒有分子反應。
「我們使用這些類器官來模擬某些患者組織對常用 SSRI 藥物的反應，」Machairaki 說。 “總的來說，我們的模型最終可能會用於識別患者的亞群。基於隱藏的分子機制，這些機制更有可能對某些藥物產生反應，並幫助我們創建長期、精確和有針對性的治療。”
小囊腫可能會顯示對藥物的反應。
研究團隊接下來研究了從有機物中釋放的細胞外囊泡是否可以作為阿茲海默症的生物標記或幫助研究人員評估組織對治療的反應。
在用艾斯西酞普蘭處理類器官之前和之後，科學家檢查了源自患者的類器官和健康對照類器官釋放的細胞外囊泡內的蛋白質。
囊泡含有參與重要大腦活動的蛋白質。這包括神經元之間的溝通、記憶和神經傳導物質的釋放。
從阿茲海默症細胞培養出來的類器官顯示出幾種與疾病相關的蛋白質的明顯變化。阿茲海默症類器官中 RAB3A、NSF 和 ATCAY 的含量較低。這些蛋白質在腦細胞之間的正常訊號傳導中發揮重要作用。
用艾司西酞普蘭治療後，一些樣本中某些蛋白質的含量增加。這種變化在與抗憂鬱藥物針對的血清素訊號傳導和突觸路徑相關的蛋白質中尤其明顯。
一些有機物質表現出強烈的分子反應。馬查拉基表示，雖然有些物質幾乎沒有變化，但這種模式提出了一種可能性，即來自大腦類器官的細胞外囊泡可以幫助確定哪些患者最有可能從特定治療中受益。
創造更真實的大腦類器官
Machairaki 計劃開發含有免疫細胞和模仿血管的血管狀網絡的先進有機材料。增加這些特性可以使組織與活的人類腦組織更加相似。
透過其他研究，她希望有一天細胞外囊泡可以充當一種液體活檢。此類測試可能有助於診斷阿茲海默症。確定疾病的階段並確定患者特定疾病的亞型
Machairaki 強調，目前的研究是實現這一目標的第一步。
除了 Machairaki 之外，對這項工作做出貢獻的科學家還包括來自約翰霍普金斯大學的 Rachel Boyd、Daiyun Dong、Ram Sagar、Waqar Ahmed、Xenia Androni、Paul Rosenberg、Constantine Lyketsos 和 Kenneth Witwer、來自 Tymora Analytical Operations 的 Anton Iliuk 以及來自羅切斯特大學醫學和牙科學院的 Pymora Analysson Operations 的 Anton Iliuk 以及來自羅徹斯特大學醫學學院的 Porton。
這項研究的資金由美國國立衛生研究院（T32 AG058527、R01AG052510、P30AG066507、1RF1AG083801、AGR01054771、AGR01050515、AGR01046543 和 AGR基金會和里奇曼家庭醫學卓越中心。約翰霍普金斯大學阿茲海默症博士。
根據約翰霍普金斯大學的政策，沒有作者聲明任何相關的利益衝突。
