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中国台湾年轻女院士发现照LED能治阿尔茨海默症

中国台湾年轻女院士发现照LED能治阿尔茨海默症

Xtecher原创 丨 科技快讯

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2016-12-12

tuni

Xtecher特稿作者

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阿尔茨海默症(AD)是最“残酷”的不治之症之一。目前世界几大制药巨头已在研发相应药物上花了数十亿美元,却纷纷折戟。日前麻省理工学院教授、中国台湾地区“中研院”最年轻女院士蔡立慧的团队另辟蹊径,发现利用特殊频率的LED灯可以消除小鼠大脑里的β-淀粉样蛋白,有望打开治愈阿尔茨海默症的突破口。


麻省理工学院麻省理工学院神经科学教授、中国台湾地区“中研院”最年轻女院士蔡立慧


这篇以蔡立慧教授为通讯作者的论文题为Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia(《γ振荡减少淀粉体积累并改进小神经胶质细胞》),12月8日发表在顶级学术期刊《自然》上。


阿尔茨海默症:吞噬千万人记忆的残酷死神


阿尔茨海默症在中国有一个更“简单粗暴”的名字:老年痴呆症。


但这个说法是不准确的。事实上,阿尔茨海默症只占到全部痴呆症的50%~60%。患者由记忆力下降开始,逐渐衍生为语言能力下降、情绪失控、身体协调能力下降,最终丧失生命中最重要的那些记忆,进而走向死亡。病症会缓慢地吞噬大脑的正常运作,整个过程一般会持续8~10年。


根据国际阿尔茨海默症协会2016年的调查报告,目前全球共有4700万痴呆症患者,而到2050年,这个数字预期将上升到1.3亿。可以说,人类正在面临一场公共卫生和公共服务方面的巨大危机。而根据著名医学期刊《柳叶刀》的调查,2010年中国的阿尔茨海默症患者约为570万。


多家制药巨头也正在斥巨资研发相应药物,就在11月下旬,继辉瑞和强生的单抗药物bapineuzumab、罗氏公司单抗药物gantenerumab三期以失败告终之后,美国制药巨头礼来公司宣布,其轻度阿尔茨海默病药物Solanezumab在三期临床试验中失败,上亿美元研发资金付诸东流,股价暴跌14%,令医药圈纷纷感叹阿尔茨海默症是个“大坑”。


中国台湾年轻女院士发现照LED能治阿尔茨海默症

礼来宣布阿尔茨海默病药物Solanezumab失败


中国台湾年轻女院士发现照LED能治阿尔茨海默症

礼来股价暴跌


值得注意的是,以上失败的药物都是靶向β-淀粉样蛋白的单体药物,以降低脑内的β-淀粉样蛋白水平为目标。β-淀粉样蛋白(Aβ)在大脑内积累形成斑块是形成阿尔茨海默症的一大标志性病理特征。尽管目前学界并未完全揭开阿尔茨海默症的病因,但主流观点认为β-淀粉样蛋白是治疗阿尔茨海默症最有希望的突破口。


而蔡立慧团队这次另辟蹊径,不靠药物作用,仅凭外在光源照射就降低了小鼠脑内的β-淀粉样蛋白,可以说是一项震惊学界的发现。


那么,蔡立慧团队的研究,具体是怎么进行的呢?


40Hz闪灯诱导产生γ振荡,消除β-淀粉样蛋白


当大脑中的神经元网络被同步激活时,会产生不同频率的电信号,其中频率介于30至90Hz的被称为γ振荡。此前,研究者已经观察到阿尔茨海默症等多种神经疾病的患者的γ振荡被干扰了。但是,学界普遍认为这种变化是阿尔茨海默症的结果,而非致病的原因。


蔡立慧团队首先利用因基因突变致患阿尔茨海默症的小鼠,在小鼠的神经细胞中植入光受体,然后在小鼠大脑里植入光源。他们反复试验不同频率的光波,发现受40Hz的光照射一小时后,小鼠海马体内的β-淀粉样蛋白减少了40%~50%。


中国台湾年轻女院士发现照LED能治阿尔茨海默症

小鼠脑内的β-淀粉样蛋白减少


蔡立慧团队进一步探索能否用一种不需要侵入小鼠大脑的方法来达到同样的效果,因为外部光源也可通过视觉神经刺激大脑皮层。他们把小鼠放在一个装着LED灯的盒子里,以40Hz频率闪灯,在小鼠初级皮层诱导产生γ振荡,β-淀粉样蛋白水平也降低了一半。但是在停止光照后,β-淀粉样蛋白在24小时内又恢复到原来的水平。


中国台湾年轻女院士发现照LED能治阿尔茨海默症

受LED光照的小鼠


随后,研究者们给予了小鼠连续7天,每天1小时的光照,发现小鼠脑部的淀粉样蛋白斑块和自由浮动的淀粉样蛋白都有显著的下降。现在,他们正在确定这一疗效的持久性。


蔡立慧团队还揭开了γ振荡起作用的机理:受γ振荡影响,β-淀粉样蛋白产生速度减缓,同时小神经胶质细胞(脑内一种免疫细胞)清除β-淀粉样蛋白的能力增强。


当然,科学界也需要认识到在阿尔茨海默症相关研究中,曾有很多在小鼠实验中获得成果的治疗方法并不能在人体内起作用,比如本文前述的几家制药公司的单抗药物。到底在被LED灯照射后脑内β-淀粉样蛋白水平降低的小鼠会产生怎样的行为模式变化,是否真的可以治疗或缓解阿尔茨海默症,这种方法是否同样适用于人类,都需要进一步研究。


就在文章发表后的第二天,蔡立慧和论文另一作者Boyden联合创办的公司Cognito Therapeutics宣布,获得该项研究的全球独家授权,全力承办后续的临床研究。


蔡立慧1960年出生于中国台湾,现为麻省理工学院Picower学习与记忆中心主任,长期利用小鼠实验进行阿尔茨海默症相关研究,并在《自然》、《科学》等顶级期刊上发过一系列重要研究成果。她在2007年以最高票当选中国台湾地区最高学术研究机构“中研院”最年轻的女院士。

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