研究发现，来自干细胞的神经元可以预测精神分裂症患者的精神病和认知缺陷
研究人员首次使用来自人类干细胞的神经元来预测精神疾病的主要特征，如精神分裂症患者的精神病和认知缺陷，这一突破为精神疾病的早期诊断和更好的治疗带来了重大希望。
一项研究今天发表在美国国家科学院院刊（PNAS)由利伯大脑发展研究所/马尔茨研究实验室(LIBD)的科学家进行的研究表明，患有这种疾病的人的临床症状精神分裂症能否通过患者自身茎干神经元的活动来预测细胞．
这种细胞生理学与妄想、幻觉和认知改变等症状之间的联系以前从未被发现过。也就是说，在同一个人身上，没有其他研究证明从病人干细胞中获得的神经元模型与精神障碍的临床相关特征之间存在强有力的联系。
“这些令人兴奋的结果使我们对用患者来源的干细胞建模精神分裂症的有效性有了信心，”布雷迪·j·马赫博士说，他是利伯研究所的研究员，领导了这项研究。“他们打开了个性化医疗的大门，有可能在患者出现精神分裂症的第一次精神病发作之前预测症状的严重程度。”
仅在美国，大约有350万人患有精神分裂症这是一种使人衰弱的脑部疾病。精神分裂症患者会出现妄想和幻觉。认知功能障碍——包括记忆力差和执行功能下降——也是该疾病的核心特征。根据一项研究，精神分裂症是所有精神疾病中最昂贵的，在2020年花费了美国2816亿美元精神分裂症和精神病行动联盟的最新报告．
Maher和他的团队克服了使用干细胞研究大脑疾病的研究人员面临的一个基本挑战。
科学家们已经能够使用干细胞模型来模拟体内许多器官的活动和分子特征。这些模型可以在培养皿中重现这些器官是如何病变的。例如，对于阿尔茨海默病，细胞可以发展成神经纤维缠结的特征性病理。细胞也可以被制造出来，以吸收与痴呆症和帕金森氏症有关的被称为路易体的异常蛋白质沉积物。
但对于精神分裂症或抑郁症等精神疾病，并没有特定的生物学特征来区分健康的脑细胞和患病的脑细胞。利伯研究所首席执行官兼主任、该研究的合著者丹尼尔·r·温伯格(Daniel R. Weinberger)博士说:“缺乏明显的异常来确定一个细胞是否来自精神分裂症患者，就没有明显的途径来确认任何异常都是罪魁祸首。”“已经有几份来自精神分裂症捐赠者的异常干细胞来源的神经元的报告，但一直不可能知道这些异常是否可以解释这种疾病的任何方面，或者它们是巧合还是无关的。”
因此，LIBD团队做了一些独特的事情，温伯格说。他们发现了精神分裂症患者神经元中离子通道(调节大脑电活动的蛋白质)功能与正常神经个体的差异。他们观察到这些通道异常地打开和关闭，改变了电活动的时间——这是预测精神分裂症基本症状的证据。
该研究的主要作者Stephanie Page解释说:“我们研究了干细胞来源的神经元的生理特征，并确定哪些神经元可以预测实际患者(细胞的活体供体)疾病的有意义的临床特征。我们在捐赠者身上发现了一种与精神病程度相关的细胞活动模式。我们发现了另一种活动模式，几乎绝对准确地预测了捐赠者的认知障碍水平。这些临床特征，精神病症状和认知缺陷，是精神分裂症的主要表现。”
Maher说:“当我们运行这些数据时，我们真的很惊讶地看到细胞生理学和精神分裂症症状之间的相关性。”“尽管我们非常相信干细胞衍生模型的翻译潜力，但我们无法想象这些细胞在培养皿中的活性能够如此忠实地预测捐赠它们的人的复杂行为。”
这项研究的参与者主要是年轻的成年志愿者，其中13人具有精神分裂症的高基因组风险和临床诊断，另外15人具有低风险的典型神经个体。受试者通过获得医学、精神病学和神经学史、体格检查、发育史、核磁共振扫描和全基因组基因分型进行广泛筛选。
理查·斯特劳布博士是LIBD的高级研究科学家，他处理了临床和认知功能数据，他说有两点使这项研究不同于其他任何研究。首先，细胞的选择是基于精神分裂症总体基因组风险的差异。
这项研究的第二个独特之处在于，研究人员可以获得的临床细节几乎是前所未有的——不仅是诊断信息和参与者在认知测试中的表现如何，还有其他所谓的“深层表型”，比如他们抽了多少烟(吸烟在精神分裂症患者中很常见)，他们服用了什么药物以及他们的症状模式。其他精神分裂症研究干细胞他们的样本只有最基本的临床数据——一个人是否患有精神分裂症。但是，丰富的数据给了LIBD研究人员独特的能力，在进行了广泛而严格的临床表征和认知能力测试后，他们能够清楚地识别患者的细胞系如何与他们的症状相匹配。
温伯格和他的同事们表示，他们乐观地认为，他们独一无二的研究结果可以为对抗这种大脑疾病开辟新的途径，这种疾病的治疗进展已经停滞多年。虽然现有的治疗精神分裂症的药物可以抑制妄想和幻觉，但它们不能解决认知问题或触及根本原因。温伯格说:“从活体中获得基本的实验室细胞模型，从而预测个体明显疾病的严重程度，是发现新治疗方法的潜在巨变。”
“目前对精神分裂症的治疗只针对精神病的症状，比如幻觉和妄想，”布雷迪说。“针对认知缺陷的治疗完全缺乏。我们的研究是开发能够治疗这些负面症状的精神分裂症认知疗法的第一步。这将减轻这些病人及其家人的痛苦。它还可以帮助精神分裂症患者过上更有成效的生活。”
