丁寧寧 科技日報記者 劉傳書

甲狀旁腺是人體的分泌腺之一，其主要功能為分泌甲狀旁腺激素（parathyroid hormone，PTH），調(diào)節(jié)機體內(nèi)鈣、磷的代謝。而甲狀旁腺功能亢進癥（甲旁亢）是甲狀旁腺激素分泌異常引起的一類內(nèi)分泌疾病，在臨床上主要表現(xiàn)為高鈣血癥、情緒異常、骨質(zhì)流失等癥狀。手術(shù)切除、藥物治療等傳統(tǒng)的治療手段效果并不完美，甚至存在術(shù)后瘤變等風(fēng)險。

2月9日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院腦認(rèn)知與腦疾病研究所、深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院楊帆團隊的最新研究成果發(fā)表于《自然—通訊》。研究團隊歷時5年，創(chuàng)新性地將光遺傳技術(shù)運用于甲狀旁腺素的分泌調(diào)控，并自主研發(fā)了鈣響應(yīng)自動光調(diào)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對甲狀旁腺素分泌的精準(zhǔn)節(jié)律性調(diào)節(jié)，進而干預(yù)繼發(fā)性甲旁亢引發(fā)的骨丟失癥狀。

論文上線截圖

該研究拓展了光遺傳技術(shù)在骨與內(nèi)分泌研究領(lǐng)域的應(yīng)用，并為推進光遺傳技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化提供科學(xué)依據(jù)。深圳先進院楊帆研究員、深圳市人民醫(yī)院腎內(nèi)科張欣洲主任為共同通訊作者；深圳先進院副研究員劉運輝、博士后張路與深圳市人民醫(yī)院胡楠博士為共同第一作者；深圳先進院為第一單位。

PTH失調(diào)？用“光”調(diào)控

甲狀旁腺素的分泌有著節(jié)律性的生理規(guī)律，當(dāng)人體血鈣濃度降低時，甲狀旁腺素分泌會升高，分別作用于骨、腎臟以及小腸等器官促進鈣釋放與吸收，從而上調(diào)人體血鈣的濃度；而當(dāng)血鈣濃度升高時，甲狀旁腺素的分泌則會降低，從而促使血鈣回落至正常水平。這個生理過程中，甲狀旁腺細胞上的鈣敏感受體起著“監(jiān)測器”作用，它能夠感受血鈣濃度來實現(xiàn)對甲狀旁腺素的分泌調(diào)控。

然而，這個“監(jiān)測器”在繼發(fā)性甲旁亢患者中卻無法發(fā)揮作用。

“甲狀旁腺素在維持鈣磷平衡和骨代謝中發(fā)揮重要作用，在病理情況下由于鈣敏感受體無法精確感受血鈣濃度變化，進而使得甲狀旁腺素分泌異常，導(dǎo)致機體出現(xiàn)鈣磷代謝紊亂和骨丟失等癥狀，目前尚無實現(xiàn)甲旁腺素精準(zhǔn)節(jié)律性調(diào)節(jié)的理想方法?！睏罘硎?。

一直以來，深圳先進院楊帆團隊致力于神經(jīng)調(diào)控骨代謝的研究，此次研究團隊與深圳市人民醫(yī)院合作，在繼發(fā)性甲旁亢患者來源的樣本中發(fā)現(xiàn)，利用光遺傳學(xué)手段能夠精準(zhǔn)地調(diào)控甲狀旁腺激素的分泌。

“光遺傳手段是一種光控技術(shù)，就像打開了燈光的開關(guān)一樣，當(dāng)我們通過病毒載體將光敏感蛋白‘運送’進入甲狀旁腺主細胞后，以光刺激的方式能夠激活細胞內(nèi)的分子通路，有效抑制甲狀旁腺素的合成與分泌，實現(xiàn)對甲狀旁腺素進行精準(zhǔn)調(diào)控?！眲⑦\輝表示。

實現(xiàn)節(jié)律性調(diào)節(jié) 改善骨丟失

“在針對甲旁亢的臨床治療中，目前針對甲旁亢的治療手段主要包括甲狀旁腺手術(shù)切除，或?qū)颊呤┮运幬镏委?。以手術(shù)切除為例，增生的甲狀旁腺被切除后，盡管能減少甲狀旁腺素的分泌，但不能精準(zhǔn)節(jié)律性地調(diào)控甲狀旁腺素分泌，使其生理性調(diào)節(jié)無法實現(xiàn)，患者的高鈣血癥和骨丟失癥狀也不能完全得到緩解?！睆埿乐薇硎尽?/p>

為研究光調(diào)控甲狀旁腺素分泌的生理意義，研究人員分別建立了低鈣高磷飲食誘導(dǎo)的繼發(fā)性甲旁亢大鼠模型和人源甲狀旁腺組織移植的裸鼠模型。實驗結(jié)果表明，光敏感蛋白可以在動物的甲狀旁腺上進行表達，通過光調(diào)控可以有效抑制甲旁亢動物模型的甲狀旁腺素分泌。研究人員進一步開發(fā)了鈣響應(yīng)自動光調(diào)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠幫助甲狀旁腺細胞自動響應(yīng)細胞外的血鈣濃度變化，進而實現(xiàn)對甲狀旁腺素的生理性調(diào)控。

節(jié)律性光調(diào)控甲狀旁腺素分泌干預(yù)骨丟失。圖由課題組提供

“更為重要的是，我們通過節(jié)律性地抑制甲狀旁腺素分泌，有效調(diào)節(jié)了骨重塑進程，促進骨的生成并抑制骨吸收；我們發(fā)現(xiàn)，利用光調(diào)控甲狀旁腺組織后，小鼠松質(zhì)骨的成骨細胞數(shù)量增加，破骨細胞數(shù)量下降。”楊帆表示，利用光遺傳技術(shù)實現(xiàn)甲狀旁腺素節(jié)律性的調(diào)控，能夠有效干預(yù)骨代謝，改善甲旁亢動物模型的骨丟失，為臨床干預(yù)甲狀旁腺素分泌異常增高導(dǎo)致的骨丟失提供新思路、新方法。

一直以來，光遺傳手段常被用于研究和解析大腦神經(jīng)環(huán)路，拓展光遺傳手段的臨床應(yīng)用是業(yè)內(nèi)關(guān)注的重要方向。此次研究團隊創(chuàng)新性地將光遺傳技術(shù)用于研究調(diào)控甲狀旁腺素分泌，不僅在臨床上拓展了光遺傳技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，更為臨床疾病的研究治療手段提供了新思路。

楊帆表示，研究團隊將進一步與醫(yī)院緊密合作，推動光遺傳技術(shù)調(diào)控甲狀旁腺素的臨床轉(zhuǎn)化，為甲旁亢等相關(guān)疾病的治療提供更切實的幫助。

關(guān)鍵詞： 妙用 內(nèi)分泌 科研人員