基于PDB文件1aap构建的淀粉样前体蛋白结构图，图片来自维基共享资源。
来自英国维康基金会(Wellcome Trust)和剑桥大学英国癌症研究中心格登研究所的科学家开发出一种在实验室中研究阿尔茨海默病(Alzheimer's disease)的新方法，将有助于研究人员更清晰地理解这种疾病在实际生活中是如何产生的。2012年2月15日，该研究结果发表在Science Translational Medicine期刊上。
研究人员利用志愿者捐献的皮肤细胞创建出干细胞，然后利用它们产生表现行为类似于人大脑中细胞的神经细胞群体。这种模型也能够被用来追踪阿尔茨海默病在人身上如何开始和产生以及测试和开发潜在的治疗这种疾病的新方法。
最为关键的是，研究人员所使用的皮肤细胞是来自患有唐氏综合症(Down's syndrome)的志愿者。唐氏综合症患者有着更加高的风险发展为阿尔茨海默病，而且经常在中年时被诊断为患上这种疾病。因此研究人员通过使用来源于他们的干细胞就要比使用来自正常人的细胞更快地追踪阿尔茨海默病的产生。在实验室中，这种模型在几个月内而不会像实际生活中那样需要几年或几十年才表现出症状。
模式动物已被有效地用来研究阿尔茨海默病，但是它不能复制这种疾病的各个方面。这种新模型使用人类细胞产生阿尔茨海默病的所有特征，就像病人死后对其大脑研究时观察到的那样：它表现出同样的淀粉状蛋白斑块(amyloid plaque)以及一种称作tau的蛋白的缠结物和很多其他典型特征。
淀粉状蛋白来源于淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein, APP)，而APP是由第21条染色体上的一个基因控制的。患有唐氏综合症的病人拥有一种额外的第21条染色体拷贝，这也是为什么他们有着更高风险患上阿尔茨海默病，而且要比其他人在更加早的年龄患上这种疾病，同时也解释了为什么来自唐氏综合症患者的干细胞在实验室中促进这种新模型更加快地产生该疾病症状。
领导该项研究的Rick Livesey说，“研究痴呆症面临的最大挑战之一就是，研究人员目前缺乏好的手段追踪这种疾病的时间演变。通过使用来自唐氏综合症患者捐献的干细胞，我们能够追踪人们如何在更短时间内患上这种疾病，而这在以前是不可能实现的。”
“这种干细胞技术的大有希望之处在于我们能够在实验室盘碟中创建出功能性的人大脑皮层细胞，从而允许我们更加密切地模拟在我们大脑中这种疾病是如何发生的。不仅如此，我们的新模型还显现出很多人类阿尔茨海默病的典型特征，从而允许我们更加容易测试一些新的治疗方法的有效性。” (生物谷：towersimper编译)
延伸阅读：
Nat. Neurosci.：首次将人皮肤细胞转变为大脑皮层细胞
doi:10.1126/scitranslmed.3003771
PMC:
PMID:
A Human Stem Cell Model of Early Alzheimer’s Disease Pathology in Down Syndrome
Yichen Shi, Peter Kirwan, James Smith, Glenn MacLean, Stuart H. Orkin and Frederick J. Livesey
Human cellular models of Alzheimer’s disease (AD) pathogenesis would enable the investigation of candidate pathogenic mechanisms in AD and the testing and developing of new therapeutic strategies. We report the development of AD pathologies in cortical neurons generated from human induced pluripotent stem (iPS) cells derived from patients with Down syndrome. Adults with Down syndrome (caused by trisomy of chromosome 21) develop early-onset Alzheimer’s disease, probably due to increased expression of a gene on chromosome 21 that encodes the amyloid precursor protein (APP). We found that cortical neurons generated from iPS cells and embryonic stem (ES) cells from Down syndrome patients developed AD pathologies over months in culture, rather than years in vivo. These cortical neurons processed the transmembrane APP protein resulting in secretion of the pathogenic peptide fragment amyloid-β42 (Aβ42), which formed insoluble intracellular and extracellular amyloid aggregates. Production of Aβ peptides was blocked by a gamma-secretase inhibitor. Finally, hyperphosphorylated tau protein, a pathological hallmark of AD, was found to be localized to cell bodies and dendrites in iPS cell-derived cortical neurons from Down syndrome patients, recapitulating later stages of the AD pathogenic process.
