美国迈阿密大学米勒医学院研究人员们采用的三大步骤，也许有朝一日能够帮助患有肌萎缩侧索硬化症（ALS）、脊髓性肌萎缩症（SMA）、腓骨肌萎缩症（CMT）和遗传性痉挛性截瘫（HSP）等神经肌肉疾病的患者。

脊髓运动神经元——尤其是神经元细胞轴突——在某些遗传性神经肌肉疾病中会出现功能障碍，在相关知识的基础上，米勒医学院神经病学和人类遗传学副教授、腓骨肌萎缩症协会（CMTA）卓越中心主任Mario Saporta博士与同事们开始了进一步的研究。

首先，Saporta博士及其同事们使用来自3名健康志愿者的诱导多能干细胞（iPSCs）生长出运动神经元。这种相对较新的技术使得他们能够克服无法研究活体神经细胞的历史性障碍。

“使用人类干细胞衍生的运动神经元，为研究这一过程及其在健康和疾病中的作用提供了独特的机会，”Saporta博士说道。

接下来，他们探究了这些运动神经元在正常条件下如何协调它们的所有功能。在此过程中，他们成为首批绘制整个“转录组”的研究人员。转录组是这些运动神经元轴突中的一整套遗传指令，对运动神经元轴突的线粒体功能、微管运输和其他重要任务起到辅助作用。

第三步在研究人员清楚了解必要的基因表达之后进行，确定神经肌肉疾病患者中出现错误的基因表达。他们的研究发现作为封面故事刊登于2018年9月刊的《实验神经病学》（Experimental Neurology）杂志。

Saporta博士和该文章第一作者Renata Maciel博士及其同事们能够辨别神经元不同部位的基因表达，比如轴突部位与体树突部位等。这使他们认识到细胞中“局部”活动的重要性。

他们还缩减了在树突和轴突部分检测到的超过19000个基因。他们识别出每一部分中平均表达量最高的1000个基因，并发现其中859个基因在两个突触部分均有表达。这样一来，研究人员只需要对大约150个不同的基因进行进一步评估。

该研究还证实了信使RNA（mRNA）在轴突正常功能中的作用。

“我们证明，mRNA总量的大约13％富集在人类iPSC衍生运动神经元的轴突中，与最近使用大鼠运动神经元和人类谷氨酸能皮质神经元的研究结果一致，”Saporta博士说道。

mRNA帮助细胞将来自基因转录组的指令翻译成执行各种任务的蛋白质。这些mRNA对于轴突的许多功能都是必需的，例如轴突的外生和再生。

再一次，局部角度非常重要。

“识别在运动神经元轴突中局部表达的mRNA，对于更好地理解正常轴突功能及其在神经疾病中的作用极其重要，”Saporta博士说，“此外，转录体富集于轴突的发现可能为使用这些基因作为治疗靶点的药物研发创造平台。”

所有这些研究进展都是在米勒医学院取得的，证明该机构在利用iPSC进行神经疾病建模和下一代RNA测序中发挥着领导作用。

该研究的下一阶段正在进行之中。Saporta博士及其同事们正在研究源于遗传性神经病患者的运动神经元，并将其轴突转录组与健康对照组的神经元进行比较。此外，他们正在使用人类iPSC衍生的运动神经元开发高通量药物筛选平台，用于研发治疗遗传性神经病的药物。

外文：Genetic Discoveries in Spinal Nerve Cells Hold Promise for Treating Some Neurodegenerative Diseases