探索帕金森病生物學基礎的科學家們取得了一項重要發現，為驅動與該疾病有關的神經變性的細胞消亡提供了新的線索。這一突破有助於解釋為什麼一些神經元容易受到這種形式的細胞死亡的影響，並提出了一些關於如何預防的新可能性。
帕金森病的標誌之一是產生神經遞質多巴胺的神經元的死亡。隨着多巴胺的減少，運動技能和該疾病的其他癥狀也隨之惡化，因此，設計出支持其供應的方法是該領域科學家的一個關鍵優先事項。
這可能來自現有的藥物，如左旋多巴，它使其進入大腦並轉化為多巴胺；或電刺激，這是一種既定的治療技術，正在不斷改進。然而，由於神經元的喪失是不可逆的，我們也看到科學家們專註於用幹細胞培育的神經元來替代它們的技術，一些療法最近已進入人體試驗階段。
麻省理工學院和哈佛大學布羅德研究所的科學家們正通過嘗試更好地了解導致神經元死亡的原因來解決這一問題。因帕金森病而喪失的產生多巴胺的神經元位於中腦深處的一個叫做黑質的結構中，科學家們一直無法了解使它們特別容易死亡的分子特徵。
該團隊的新研究涉及分析帕金森病患者和健康受試者的死後大腦樣本，並比較他們之間的單細胞基因表達。這使他們能夠確定人類中腦中不同的多巴胺神經元，雖然以前的研究表明有兩到三種類型，但科學家們總共確定了10種類型。在這10個家族中，科學家們確定了一種細胞類型，他們將其描述為特別脆弱，由某些轉錄因子和一種名為AGTR1的基因的表達來確定。
Macosko說：“我們的結果有助於解釋關於帕金森病的一個長期謎團：為什麼這個特定的多巴胺細胞亞群會在中腦死亡。與其他細胞類型和沒有帕金森病的人的類似細胞相比，這些垂死的細胞表達更多的風險相關變體。因此，人類遺傳學在這些細胞內起作用，使它們更容易受到細胞死亡的影響，與其他相關的多巴胺神經元亞型相比，它們的死亡程度不高，也不表達那麼多的這些風險基因。”
這指出了導致帕金森病細胞死亡的特定機制，而這些脆弱性共同構成了一種高危神經元的基因表達特徵。這反過來又為正在進行的在實驗室中設計產生多巴胺的神經元的努力奠定了基礎。研究人員已經證明了從幹細胞中培養這些神經元的能力，甚至證明了它們如何恢復中腦中的破損迴路並改善運動癥狀。
Macosko說：“現在有許多努力在培養皿中設計多巴胺神經元以移植到帕金森病患者身上。我們在這裡報告的是脆弱神經元的實際基因表達特徵。這一信息將有助於這些團體的努力。”
此外，由於這些機制以前曾在小鼠研究中出現過，但沒有在人類細胞中出現過，這項研究還展示了一種在死後大腦樣本的神經元中可視化疾病特徵的方法。這就提出了一個前景，即不僅僅是移植工程化的細胞來產生多巴胺，而是針對導致細胞死亡的信號通路的替代療法。
Macosko說：“目前已經有一些針對帕金森病的神經元實驗性基因治療試驗，這項研究強調了這些基因治療工作應該關注的特定細胞類型和途徑。”
該研究發表在《自然》雜誌上。