这名妇女的基因图谱显示,她将在50岁时患上老年痴呆症。
她是世界上患阿尔茨海默病人数最多的家庭中的一员,和她的几代亲戚一样,她的基因也发生了突变,导致人们在40多岁时开始出现记忆和思维问题,并在60岁左右迅速恶化,直至死亡。
但值得注意的是,她直到70多岁才出现认知能力下降,比预期晚了近30年。
这是怎么发生的?新的研究提供了一个答案,专家们说,这个答案可能会改变对阿尔茨海默病的科学理解,并激发关于如何预防和治疗它的新想法。
在《自然医学》(Nature Medicine)杂志周一发表的一项研究中,研究人员说,这名不愿透露姓名以保护其隐私的女子,尽管她的大脑已经形成了阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease)的一个主要神经学特征,但她身上还有另一种突变,这种突变使她免于患上痴呆症。
这种极其罕见的突变似乎可以通过减少一种特殊的糖化合物与一种重要基因的结合来避免这种疾病。这一发现表明,可以开发出治疗方法,为其他人提供同样的保护机制。
“我很高兴看到这项新研究出来——影响是巨大的,”格拉德斯通研究所的高级研究员黄亚东博士说,他没有参与这项研究。“对于研究和治疗的发展,这一新发现非常重要。”
一种药物或基因疗法不会很快出现,因为科学家首先需要在实验室动物和人类脑细胞中测试,复制这名患者身上发现的保护机制。
尽管如此,在这个案例发生的时候,阿尔茨海默病领域正渴望新的治疗方法,因为在开发和测试治疗方法上已经花费了数十亿美元,大约200个药物试验已经失败。自从上次痴呆的治疗被批准以来已经超过15年了,现在仅有的几种药物并不能长期有效。
这名妇女现在快70岁了,住在麦德林,这里是哥伦比亚一个大家庭的中心,这个大家庭大约有6000人,他们的家人几个世纪以来一直患有痴呆症,他们称这种情况为“愚蠢”,并将其归咎于迷信原因。
几十年前,哥伦比亚神经病学家弗朗西斯科·洛佩拉(Francisco Lopera)博士开始在麦德林和偏远的安第斯山脉村庄,煞费苦心地收集这家人的出生和死亡记录。他记录了庞大的家谱,并在游击队和贩毒地区冒着危险,诱使那些死于痴呆症的人的亲属把他们的大脑交给他分析。
洛佩拉在安提奥基亚大学(University of Antioquia)的大脑库现在有300个大脑,通过这项工作,他帮助发现了他们的阿尔茨海默病是由一种叫做早衰素1的基因突变引起的。
虽然这种遗传性早发性痴呆只占全球约3000万阿尔茨海默氏症患者的一小部分,但它很重要,因为与大多数阿尔茨海默氏症不同,哥伦比亚版的阿尔茨海默氏症已被追踪到一个特定的病因和一致的模式。因此,洛佩拉和一组美国科学家花了数年时间研究这个家庭,寻找帮助哥伦比亚人和解决日益严重的典型老年痴呆症的答案。
当他们发现这名妇女有Presenilin 1的突变,但还没有患上阿尔茨海默病前的轻度认知障碍时,科学家们感到困惑。
菲尼克斯市班纳老年痴呆症研究所(Banner Alzheimer ‘s Institute)执行主任、该研究团队的负责人埃里克·雷曼(Eric Reiman)博士说,“我们有一个人,在她应该处于高风险的时候,却能抵御阿尔茨海默症。”
这名女子随后飞往波士顿,接受脑部扫描和其他测试。哥伦比亚神经心理学家、马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)家族性痴呆神经成像实验室(family dementia neuroimaging lab)的负责人亚基尔·基罗兹(Yakeel Quiroz)说,这些结果令人费解。
这位妇女的大脑中充满了阿尔茨海默病最重要的特征:淀粉样蛋白斑块。
“到目前为止,我们所见的淀粉样蛋白的最高水平,”Quiroz说,并补充说,过量的淀粉样蛋白可能是因为该妇女比其他有阿尔茨海默氏症突变的家庭成员活得更长。
但是,这位妇女几乎没有其他的神经系统疾病的迹象——没有一种叫做tau的蛋白质,这种蛋白质在阿尔茨海默氏症患者的大脑中形成缠结,也很少有神经退化或脑萎缩。
“她的大脑运转得非常好,”基罗兹说。“与45岁或50岁的人相比,她实际上更好。”
她说,这个养育了四个孩子的女人只受过一年的正规教育,几乎不会读写,所以她的认知保护不太可能来自教育刺激。
“她在生理上有一个秘密,”洛佩拉说。“这是一个发现新方法的大窗口。”
Quiroz咨询了Joseph arbolda – velasquez医生,后者和她一样是哈佛医学院的助理教授(他也是Quiroz的丈夫)。马萨诸塞州眼耳部的细胞生物学家阿波列达-贝拉斯克斯(Arboleda-Velasquez)进行了大量的基因测试和测序,确定这名女子身上有一种极其罕见的APOE基因突变。
载脂蛋白e在一般人群阿尔茨海默病中很重要。载脂蛋白e的一种变体APOE4存在于约14%的人群中,它极大地增加了患阿尔茨海默病的风险,在40%的阿尔茨海默病患者中存在。携带另一种APOE2基因变体的人(约占总人口的7%)患阿尔茨海默病的可能性较小,而携带最常见APOE3基因变体的人则处于中间位置。
这位哥伦比亚妇女有两份APOE3副本,但这两份副本都有一个名为基督城的突变体(因为它是在新西兰的一个城市被发现的)。克赖斯特彻奇基因的突变极为罕见,但几年前,雷曼的女儿丽贝卡(Rebecca)——一位技术专家——帮助确定了少数哥伦比亚家庭成员的APOE基因发生了这种突变。尽管如此,他们早在他们的亲戚中就患上了阿尔茨海默病——不像那位携带两种APOE基因突变的妇女。
阿波列达-贝拉斯克斯说:“事实上,她有两本,而不是一本,这让我们达成了协议。”
这名妇女的突变发生在APOE基因的一个区域,APOE基因与一种名为硫酸肝素蛋白多糖(HSPG)的糖蛋白复合物结合,HSPG参与了阿尔茨海默病中tau蛋白的传播。
在实验室实验中,研究人员发现,APOE的变体与HSPG结合越少,它与阿尔茨海默病的联系就越少。而克赖斯特彻奇突变几乎没有任何约束力。
arbolda – velasquez说,“这一块完成了这个谜题,因为,‘哦,这就是为什么突变有如此强大的影响。’”
研究人员还开发出了一种化合物,在实验室的培养皿中模拟了这种突变的作用,这表明有可能制造出阻止载脂蛋白e与HSPG结合的药物。
研究APOE的卜国军(音)博士说,虽然这些发现只涉及一个病例,还需要更多的研究,但其影响可能是深远的。
“当你把阿尔茨海默病的发病时间推迟了30年,你会惊叹,”佛罗里达州杰克逊维尔市(Jacksonville)梅奥诊所(Mayo Clinic)神经科学部主任Bu说,他没有参与这项研究。
他说,这项研究表明,针对APOE的药物或基因疗法可能很有前途,而不是像许多临床试验中失败的药物攻击淀粉样蛋白或tau蛋白。
Reiman领导的另一项新发表的研究表明APOE对一个人患老年痴呆症的风险的影响比之前认为的要大。出生时没有APOE的人似乎没有认知问题,但他们确实有很高的胆固醇需要治疗。
黄为这项研究写了一篇评论,并与两家专注于apoe相关治疗的公司有联系。他说,这些发现也挑战了阿尔茨海默病中淀粉样蛋白作用的主要理论。
他说,由于这名妇女有大量的淀粉样蛋白,但几乎没有其他的阿尔茨海默病的迹象,“实际上,据我所知,这是第一次非常清楚地表明,淀粉样蛋白的积累与tau病理、神经退行性变,甚至是认知能力下降之间存在分离。”
洛佩拉说,这名妇女刚刚开始患上痴呆症,他最近向她的四个成年子女透露了她的基因概况,这四个子女都只有一个克赖斯特彻奇基因突变。
研究人员还对哥伦比亚家族的其他几名成员进行了评估,他们似乎对阿尔茨海默病也有一定的抵抗力。Reiman说,他们的年龄没有这个女人大,也没有克赖斯特彻奇基因突变,但是研究小组希望通过对他们的研究找到其他的基因因素,并检查这些因素是否在相同或不同的生物途径中起作用。
“我们已经了解到,至少有一个人可以在患阿尔茨海默病的情况下活得很长,而且她对此有抵抗力,”Arboleda-Velasquez说。“这个病人告诉我们的是,可能有一种治疗这种疾病的途径。”