抗阿茲海默症|蔡立慧教授的「40Hz療法」之路

撰寫 | 小甜點
責編 | 雪月

你有沒有想過,有一天,你會站在十字路口,卻找不到回家的路。你看著最愛的人,卻再也想不起他的名字?這就是阿茲海默症 (Alzheimer’s disease, AD),主要與衰老相關的神經退行性疾病。

一直以來,科學家們仍在不餘遺力地尋找任何能夠治癒或者延緩阿茲海默症的藥物或方法。

開闢新思路,打開阿茲海默症治療的新格局

腦波,是指人腦內的神經元細胞之間傳遞資訊時產生的生物電信號。人類的大腦在不同行為或狀態下可以產生多種腦波,常用的為β波、α波、θ波、δ波和γ波等。其中γ波的頻率為 25~100 Hz(通常為 40 Hz),參與腦的高級功能,例如注意力、認知能力或者工作記憶。

以往的研究發現,阿茲海默症患者的γ波呈現異常,但一直以來,研究者們都將其視為疾病的結果。麻省理工學院(MIT)大腦與認知科學系教授蔡立慧(Li-Huei Tsai)卻認為,如果沒有足夠的線索,對γ波的異常進行定性是不足以讓人信服的。

蔡立慧帶領的研究團隊發現在阿茲海默症小鼠模型的早期,甚至在未發現小鼠任何症狀之前,γ波就異常了。也就是說,如果假設因為患者的γ波異常而導致疾病,這種說法也是可能的。這個時候,蔡立慧研究團隊意識到,γ波與感官知覺有關,他們試圖將γ波引入到小鼠大腦中,並檢索文獻以弄清楚是否可以提出一種無創的治療方法。基於這一想法,蔡立慧帶領研究團隊選擇頻率40 Hz(該頻率為γ波通常的頻率)的閃爍光對小鼠進行光刺激實驗。結果發現β澱粉樣蛋白急劇減少。

當該研究團隊發現「40Hz的光刺激」方法可以減少β澱粉樣蛋白的結果時,他們感到很震驚,但是為避免實驗的偶然性,蔡立慧帶領她的團隊進行了多次重複實驗,結果證明該實驗結果不存在偶然性,是多次實驗重複的結果,因此該實驗結果是可靠而有效的。

驗證了實驗結果的可靠性以及重複性後,在2016年12月,該研究團隊在Nature上發表了題為:Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia 的研究論文,揭示了「40Hz閃爍光」能夠刺激阿茲海默症小鼠的γ腦電波,減少腦中的β澱粉樣蛋白,改善小膠質細胞的功能。

原文連結:https://www.nature.com/articles/nature20587

蔡立慧帶領的研究團隊首次開發出了這種新型而簡單的非侵入性「40Hz光療法」,該療法打開了阿茲海默症治療的新格局。2016年,蔡立慧被授予Mika Salpeter終身成就獎,肯定了她在阿茲海默症、大腦研究方面的突破性表現。

2019年3月,蔡立慧(Li-Huei Tsai)帶領的研究團隊在cell上發表了題為Multi-sensory Gamma Stimulation Ameliorates Alzheimer’s-Associated Pathology and Improves Cognition 的研究論文。該研究進一步發現,以頻率為40Hz的「光+聲音」刺激,可以減少類澱粉樣蛋白以及Tau蛋白的堆積,有效地改善阿茲海默症小鼠的認知能力。

原文連結:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30163-1

進一步研究後,2019年5月,蔡立慧研究團隊在Neuron上線上發表了題為Gamma Entrainment Binds Higher-Order Brain Regions and Offers Neuroprotection 的研究論文。該研究結果表明,長期讓阿茲海默症的小鼠暴露在40Hz光照下,不僅能有效改善神經元及突觸的功能,還可以改善神經小膠質細胞的「免疫吞噬」功能,進而改善小鼠的認知能力。總的來說,這種療法可以減少炎症、增強突觸功能、防止細胞死亡。

原文連結:https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(19)30346-0

臨床試驗以實現γ波頻率療法的有效性及安全性

基於這項重大的無創性研究成果,蔡立慧教授和他人共同創立了Cognito Therapeutics公司,Cognito Therapeutics主要致力於率先使用這種非侵入性的阿茲海默症療法,進行臨床試驗,以實現該療法對人體的有效性及安全性

蔡立慧教授指出,Cognito需要解決兩個問題:首先,實驗已經證明40Hz閃爍光療法可以誘導小鼠大腦中的γ波,但人類神經元是否也可以對這種無創感官刺激做出反應;如果可以,那麼增強γ波頻率是否能減少人腦中的β澱粉樣蛋白。另外,臨床試驗涉及安全法規,必須獲得研究審查委員會的批准,才能開展醫院合作以及招募健康人参加試驗。經過努力,以上問題得以解決以及該試驗得到委員會的批准後,Cognito 才開始進行這項研究的臨床試驗。2020年,Cognito 正在開展三項有關「γ波頻率刺激」的臨床試驗。(Cognito Therapeutics連結:https://www.cognitotx.com/;正在進行的三項臨床試驗連結:https://www.cognitotx.com/participate/)

創造多學科、開拓性、和諧共進的研究環境以及擁有一位好領導是實驗室強大的標誌

蔡立慧研究團隊涉及多學科的交流,比如有電氣工程師、生物工程師以及電腦科學家等多學科研究者,不同領域的研究者對同一問題的想法會不一樣,從而使蔡立慧教授從中受益匪淺。

現在,不同研究領域的人(如工程師、電腦科學家、化學家、物理學家和數學家等)都想弄清楚大腦的工作機制,以不同的角度思考這個相同的問題,於是彼此的思想碰撞,自然會迸發出獨特的科研思維。

另外,蔡立慧教授努力培養她的團隊成員的開拓性思維以及透明性思想,這樣可以確保團隊的每位研究成員都能了解彼此並且可以互相密切合作,以創造出一個和諧共進的研究環境。蔡立慧為有這樣的一個研究團隊而自豪,比如2016年發表的光療法論文Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia的兩位共同第一作者就是不同學科的研究者密切合作的結果。

PI在研究團隊中起著尤為關鍵的作用,PI必須對團隊裡的所有事物都極為敏感和透明,並且要在其能力範圍內,平等對待團隊裡的每一個人。但是由於團隊裡的每位成員的性格、興趣或者需求的不同,導師或者PI應該花時間去了解他們,找出支持他們的最佳方法,以創造出一個積極有效的研究團隊。

關於蔡立慧教授

蔡立慧(Li-Huei Tsai)是神經科學教授,是麻省理工學院Picower學習與記憶研究所的所長,也是美國科學發展協會(American Association for the Advancement of Science,AAAS)的會員、國家醫學會的會員。她曾任哈佛醫學院教授和霍華德·休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究員。她的研究興趣在於闡明影響學習和記憶的神經系統疾病的致病機制。蔡立慧在得克薩斯大學西南醫學中心(the University of Texas Southwestern Medical Center)獲得博士學位,並在冷泉港實驗室(Cold Spring Harbor Laboratories )和馬薩諸塞州總醫院(Massachusetts General Hospital)完成了她的博士後研究工作。

原文連結:

https://neuronline.sfn.org/professional-development/insights-from-a-pi-leading-alzheimers-research

相關文章