芯片模型有望发现渐冻症成因线索

美国西达赛奈医学中心研究人员利用来自渐冻症（肌萎缩侧索硬化症，ALS）患者的干细胞，创建出一种“芯片上的ALS”疾病模型，有望揭示这种神秘且致命疾病的成因，并推动开发出有效的治疗方法。

之前，研究人员已能将ALS患者的成体细胞“重编程”为干细胞，并进一步诱导其生成运动神经元。这些运动神经元会在ALS进展中逐渐退化死亡，正是它们的损伤导致患者的行动、说话、进食和呼吸等能力持续衰退。

在本次研究中，ALS患者来源的运动神经元被植入芯片上部的微结构通道中，而构成血脑屏障的细胞则被植入芯片下部通道，两层通道之间通过一层多孔膜连接。研究人员让流体通过芯片，以模拟体内的血液流动。他们还使用未患ALS个体的细胞制作出另一组芯片，并借助先进技术对两组芯片中运动神经元的1万多个基因进行了分析。

在早期研究中，研究人员采用的是静态培养。培养液就像一潭死水，几乎检测不到ALS患者与健康个体之间的运动神经元差异。而现实中，神经元是生活在“活水”中的，血液不断流动，输送营养、清除废物，甚至可能提供其他关键支持。

在新的特殊芯片环境中，运动神经元比在传统培养皿中发育得更成熟，研究人员也因此能首次观察到ALS患者细胞的显著差异。

他们发现，在ALS患者运动神经元中，谷氨酸信号发生了变化。谷氨酸负责神经元之间的兴奋性信息传递，其过量释放长期以来被怀疑与ALS发病有关，目前少数几种ALS治疗药物也正是靶向该通路。研究显示，这种信号变化在神经元年轻时似乎无害，但多年累积后，可能成为导致细胞死亡的一个原因。

研究人员强调，谷氨酸可能只是ALS致病机制中的一环，下一步依然要验证谷氨酸信号增强是否直接导致了运动神经元的功能障碍或死亡。