科學家揭開腦動脈瘤背後的突變基因的面紗
大約5%的人在大腦表面的血管中存在未破裂的顱內動脈瘤。儘管顱內動脈瘤是膨脹的動脈,其管壁較弱,但常常不被發現–直到破裂導致大腦周圍致命的出血。即使它們被提前發現,目前唯一可用的治療方案也涉及手術,這有其自身的風險,特別是如果動脈瘤位於敏感位置。
因此,尋找其他非手術治療方案是當務之急,對顱內動脈瘤起源的研究使理化學研究所的CBS團隊找到了這樣一種潛在的治療方法。
顱內動脈瘤的小鼠模型和成功的藥物治療。(左圖)上面是小鼠大腦中正常羅勒動脈的照片,下面是橫截面。(中間)一條膨脹到兩倍直徑的動脈瘤羅勒動脈。動脈瘤是通過在附近注射攜帶被發現的突變PDGFRB基因的病毒而在這個特定的動脈中形成的。(右圖)用藥物舒尼替尼治療阻斷了突變基因的異常活動,因此能夠防止動脈瘤的發生。
顱內動脈瘤實際上有兩種類型,即顱內紡錘形動脈瘤(IFA)和顱內囊狀動脈瘤(ISA),其中大約90%是ISA品種。以前的研究報告了IFA動脈的突變,但更常見的ISA類型的起源仍然不清楚。
為了解決這個問題,日本理化學研究所團隊對構成65條動脈瘤和24條正常動脈的細胞進行了整個外顯子組–所有蛋白質編碼的DNA片段–的排序。隨著隨後的深層靶向測序,他們發現有6個基因在IFA和ISA中是常見的,從未出現在非動脈瘤動脈中,而其他10個基因只出現在IFA或ISA中。雖然一些因素,如年齡、高血壓和飲酒增加了顱內動脈瘤的風險,但來自理化學研究所的項目負責人Hirofumi Nakatomi指出,”超過90%的動脈瘤在一組共同的16個基因中出現突變,這一意外發現表明,體細胞突變可能是大多數情況下的主要觸發因素”。
進一步的測試表明,IFA和ISA共有的所有六個基因的突變觸發了相同的NF-κB生物信號通路。下一步是了解更多關於這些突變的信息,並嘗試阻斷異常的信號傳導。首先,這六個基因之一PDGDRB的突變可以沿著人類動脈瘤樣本的不同層次追踪。然後,在將PDGDRB突變與培養細胞中更快的細胞遷移和炎症聯繫起來之後,他們發現這些影響可以被舒尼替尼阻斷,這種藥物可以阻止PDGDRB的變化,從而允許信號傳遞。
接下來,他們通過使用一種腺病毒將突變的PDGFRB插入大腦底部的基底動脈,建立了一個顱內動脈瘤的小鼠模型。一個月後,該動脈的尺寸直徑增加了一倍,變得非常脆弱。與培養的細胞一樣,當給小鼠注射舒尼替尼時,突變基因的作用被阻斷;它們的基底動脈仍保持正常大小和強壯。”建立第一個非手術的顱內動脈瘤動物模型本身就是一項成就,”Nakatomi說,”但更重要的是,我們用一種藥物抑制了動脈擴張,表明顱內動脈瘤可以用藥物治療。”
研究人員稱將需要進行更多的研究,以證明這種藥物治療對人類患者是有效的。但也許更困難的障礙將是檢測。正如Nakatomi解釋的那樣,”未破裂的顱內動脈瘤通常是在健康檢查中通過磁共振血管成像或計算機斷層掃描血管成像發現的。如果沒有這些檢查,那麼動脈瘤在爆裂之前是無法檢測的”。在進行這項研究的日本,許多人可以接受這些測試,作為他們年度健康檢查的一部分,使藥物治療的發展特別有用。