创新背景

许多脑部疾病，如癫痫，都是由少数脑细胞的过度活动引起的。这些情况通常对药物治疗没有很好的反应，主要是因为药物影响整个大脑。

虽然基因疗法可能是治疗这些疾病的一种有前途的方法，但目前的方法无法区分过度活跃的脑细胞和正常的脑细胞。

创新过程

研究人员在小鼠身上进行测试的新疗法，使用了一种只改变过度活跃的细胞，而保留那些正常活动的细胞的技术。这种新型基因疗法，它只在过度活跃的细胞中启动，在活性恢复正常时自动关闭。

研究人员利用某些DNA序列的能力来控制基因表达，以响应代谢信号。通过重新引导这种活动感知机制来驱动阻止脑细胞放电的分子的产生，证明了癫痫发作是可以被抑制的。

为了创造这种基因疗法，研究小组筛选了几个已知的对刺激做出反应的“开启”基因，并将它们的启动子（决定DNA是否被复制到RNA的DNA序列）与钾通道结合，以减少神经细胞放电的能力。启动子-钾通道组合在小鼠和培养皿中生长的微型脑样结构中进行了测试，培养皿是用皮肤来源的人类干细胞创造的。

他们发现，即时早期基因cfos启动子与KCNA1钾通道基因结合，被证明在诱发癫痫后镇定神经元兴奋性和抑制自发癫痫发作方面非常有效——而对认知没有任何负面影响。

这种新疗法比之前的基因疗法或在相同模型中测试的抗癫痫药物更有效，癫痫小鼠的自发性癫痫发作减少了80%左右。

创新关键点

研究小组筛选了几个已知的对刺激做出反应的“开启”基因，并将它们的启动子（决定DNA是否被复制到RNA的DNA序列）与钾通道结合，以减少神经细胞放电的能力。

创新价值

这项研究结果表明，脑细胞的活动可以正常化，这种方法可以用于治疗重要的神经精神疾病，这些疾病通常对药物没有反应。基因疗法是自我调节的，因此可以在使用时不需要预先决定哪些脑细胞需要被靶向。

它还可以扩展到许多其他疾病，如帕金森氏症、精神分裂症和疼痛障碍，这些疾病的一些大脑回路过度活跃。

New gene therapy could target overactive brain cells to treat neurological diseases

The new treatment, which the researchers tested in mice, uses a technique that alters only the hyperactive cells, leaving those that are normally active. The new gene therapy, which is turned on only in overactive cells, turns itself off when activity returns to normal.

Researchers take advantage of the ability of certain DNA sequences to control gene expression in response to metabolic signals. By redirecting this activity perception mechanism to drive the production of molecules that prevent brain cells from firing, it has been shown that seizures can be suppressed.

To create the gene therapy, the team screened several "on" genes known to respond to stimuli and combined their promoters - DNA sequences that determine whether DNA is copied to RNA - with potassium channels to reduce the ability of nerve cells to fire. The promoter-potassium channel combination was tested in mice and in tiny brain-like structures grown in petri dishes created with skin-derived human stem cells.

They found that the instant-early gene cfos promoter, in combination with the KCNA1 potassium channel gene, proved to be very effective in calming neuronal excitability and inhibiting spontaneous seizures after inducing seizures - without any negative effects on cognition.

The new treatment was more effective than previous gene therapy or antiepileptic drugs tested in the same model, reducing spontaneous seizures in epileptic mice by about 80 percent.