挣扎海狮可从加州大学旧金山分校神经科学的研究中受益

第一次尝试在细胞疗法对海洋哺乳动物癫痫患者从几十年的研究和独特的海湾地区的合作茎

通过 尼古拉斯·魏勒

A sea lion named Cronutt

cronutt,一个7岁的海狮,癫痫是由于从毒藻中毒遭遇。 照片由戴安娜卡梅伦

在加州大学旧金山分校开发的癫痫细胞治疗已经用于在海狮与由来自赤潮毒素摄入癫痫顽固的第一次。该过程是首次尝试自然治疗中使用的移植细胞的任何动物发生癫痫。

7岁的男性海狮,名叫cronutt,首先在圣路易斯奥比斯波县搁浅在2017年,被救出 在海洋哺乳动物中心 (TMMC),基于在索萨利托,加利福尼亚州他的癫痫病是由于因接触被释放软骨藻酸的脑损伤 有毒赤潮。每年,软骨藻酸中毒会影响数百种海洋哺乳动物,包括海狮和海獭,向上和向下的西海岸,这是在上升,气候变化变暖的世界海洋,使藻类大量繁殖比较常见的一个问题。

像许多这些动物,cronutt不能在野外,由于他的癫痫病生存,他被TMMC在瓦列霍2018年六旗发现王国,加利福尼亚州转移,其中有设施,以照顾有特殊需要的兽医野生动物。

在最近几个月,cronutt的健康状况下降,由于日益频繁和严重的癫痫发作。与所有其他选项耗尽,他的兽医团队癫痫研究人员寻求帮助 斯科特℃。 baraban博士,在最后努力挽救海狮的生活。十多年来,baraban,谁持有立逊。宝公司在加州大学旧金山分校的神经科学研究赋主持 神经外科,一直在开发基于细胞的疗法,已经由他的研究小组证明是实验实验动物非常有效。

“这种方法在小鼠中令人难以置信的可靠的,但是这是它第一次在大型哺乳动物的治疗已经试过了,所以我们只好等等看,说:” baraban,加州大学旧金山分校的一名成员威尔建立对神经科学。 “多年来,我是来了解有多少海洋哺乳动物不能被释放到野外,由于软骨藻酸中毒,这是我们的希望是,如果这个过程是成功的话,将敞开大门,以帮助更多的动物。 ”

“一个显着收敛”

周二,倍频程6,一队18名专家,其中包括六个旗兽医和神经外科医生和研究人员从加州大学旧金山分校,成功地完成了从猪的胚胎中提取脑细胞前体的精确定位注射 - 被称为神经祖细胞 - 成cronutt的海马,负责对癫痫的大脑区域。基于在啮齿类动物中广泛意见,baraban说,注射胚胎干细胞应该通过他在几天或几周的过程中受损的海马迁移,整合和修复脑回路导致他的癫痫发作。

Doctors shave a sea lion's head

医生剃cronutt的头,准备手术。 照片由肖恩·约翰逊

“这是一个了不起的融合。每年都会有很多动物患有癫痫病的其中有不提供任何治疗,同时,只是对面的海洋哺乳动物中心的桥梁,我们在加州大学旧金山分校正努力开发治疗这种新形式,并寻找方法有朝一日它翻译成诊所,说:” 马里亚纳casalia博士,谁在2015年加入baraban实验室的一名博士后研究人员上下工夫 翻译组的成功在啮齿类动物 为治疗,谁采取了海狮癫痫项目的掌舵人。 “它好像很自然的,我们这些动物可能是第一个患者希望从这种治疗中获益。”

在海洋哺乳动物软骨藻酸中毒引起的海马损伤非常相似,颞叶癫痫,在人类癫痫的最常见的形式看到。在这种疾病中,海马抑制性损伤消除了对电活动的制动器,从而导致癫痫发作。的恶性循环,癫痫发作可进一步损伤脑回路,这就是为什么通常癫痫恶化随着时间的推移。

Doctors looking at computer screen with sea lion brain scan

医生检查cronutt的大脑图像。 照片由肖恩·约翰逊

2009年以来, baraban实验室 一直在开发一种方式来代替这些受损的interneurons 通过移植胚胎MGE(内侧神经节隆起)祖细胞到海马。如发现二十年前由baraban的UCSF的同事 阿图罗·阿尔瓦雷斯buylla博士,和 约翰·鲁宾斯坦博士MGE细胞通常 迁移到海马脑发育过程中自己融入当地的电路为抑制性神经元.

baraban的研究小组已经表明,它是可能的胚胎MGE细胞移植到成人的啮齿动物的颞叶癫痫,其中大脑 他们迅速通过海马传播和修复其受损的电路。该过程由90%减少可靠地在这些动物中癫痫发作,癫痫等副作用,例如焦虑和记忆问题沿。

Scott Baraban headshot

斯科特baraban,博士学位。 照片由埃琳娜朱科娃

“我们实验室的工作已经受到启发希望找到新的解决方案,为颞叶癫痫患者的30%,谁不使用药物治疗反应,以及对他们来说,没有新的药品都出现在过去的50年。” baraban说。 “对于许多原因,包括监管方面的障碍,为癫痫患者细胞疗法可能还有很长的路要走。然而,与软骨藻酸中毒脑损伤的海洋哺乳动物是在一个非常类似的船 - 与将让他们永远是回到野外没有有效的治疗。”

baraban了解了数百种海洋哺乳动物的年度软骨藻酸相关搁浅从长期的同事保罗·巴克马斯特,DVM,博士,斯坦福大学。巴克马斯特在与索萨利托TMMC合作开创性的研究已经发现,这些动物 从海马损伤几乎是相同的人颞叶性癫痫遭受.

“只要马里亚纳,我得知这个问题很明显,我们的方法可以帮助一个完美的解决方案恢复这些动物,” baraban说。

马里亚纳casalia in lab coat holding an eppendorf tube

马里亚纳casalia博士

加州大学戴维斯分校合作与同事,合作实验室,打算在近期发布 - casalia已经花了四年时间开发和测试MGE细胞的猪源 - 猪组织经常用于移植到人体。在学习软骨藻酸中毒海狮的困境,她与TMMC和科学的加州科学院研究海狮头骨开始规划最终移植手术合作。她最终与加州大学旧金山分校神经外科工作椅 爱德华·昌博士和合作者在医疗软件公司 博医 创建海狮大脑定制的瞄准系统。她甚至花了几个月与汉密尔顿公司紧密合作,创建一个自定义针用于输送干细胞在海狮的海马正确的位置。

所有剩下的只是找到合适的病人。然后,9月,2020年,他们接到了一个兽医打电话六个旗询问他们是否可以帮助保存名为cronutt海狮的生活。

多年的准备 - 和一个小意外发现

2017年抢救cronutt后,TMMC曾试图三次以恢复他和他释放到野外。每次他都会亲自海滩再次,消瘦,神志不清,并接近人类。然后他开始有癫痫发作。大多数海洋中心不具备设施的长期照顾有特殊需要的海洋哺乳动物,但六个旗自告奋勇给cronutt一个新的家。

Sea lion having brain surgery

cronutt接受细胞移植手术的护理瑞安kochanski,医学博士,左,马里亚纳casalia,博士,中心之下,约翰·安德鲁斯,MD。 照片由克莱尔·西蒙尼

“我们已经照顾了很多特殊需要的动物多年来,”戴安娜卡梅伦,在六个旗动物护理主任。 “我们崇拜cronutt并致力于提供他永远的家。他有他自己的公寓“在我们与游泳池和干燥的休息区海狮体育场。当他做得很好,他一出现在培训课程参加。不幸的是,最近它已经很难让他来他的公寓出来。”

在这个春夏,cronutt已经开始严重下滑 - 他的癫痫发作呈逐年上升趋势,他日渐消瘦,而且他似乎常常迷失方向。监督cronutt的照顾,六个旗聘请 克莱尔·西蒙尼,DVM,沧海变健康的创始人和首席执行官,谁曾 研究软骨藻酸中毒的神经系统的影响 在她的六个年的工作与TMMC。但它很快变得清晰,治疗工作cronutt。

“尽管我们尽了最大努力,并且我们拥有所有的工具,他的癫痫发作都变得更加延长,随着时间的推移越来越频繁,”西蒙尼说。 “他的脑损伤,他的身体的影响变得更糟糕了。他的下降是渐进的,但我们几个月前达到一个地步,我们都质疑他有什么样的生活质量。我们已经为我们如何能够成功地管理cronutt病选项用完了,知道我们将不得不很快做出一些艰难的决定“。

然后西蒙尼回忆谈话baraban已在TMMC几年前给出关于MGE移植与软骨藻酸中毒海洋哺乳动物的潜力。在9月,她伸出手来问,如果实验室可能愿意尝试的过程作为最后努力挽救cronutt的生命。

cronutt的健康状况正在下滑较快,但casalia的年为这一刻准备让她和她的同事快速组装,将在短短一个月内需要的一切。

Cronutt the sea lion

cronutt他手术后的一天。 照片由戴安娜卡梅伦

在一个机缘巧合位的,将被证明是至关重要的,cronutt的大脑已经在2018年由Ben英格利斯博士,加州大学伯克利分校的成像 亨利小时。惠勒JR。脑成像中心 作为正在进行的研究的一部分 软骨藻酸中毒如何影响海狮大脑。这些MRI图像提供了使我们能够为加州大学旧金山分校神经外科医生计划,他们将如何注入至少刚刚在cronutt的海马合适的地方干细胞的关键路标。

cronutt的手术,按照covid-19协议,在红木城圣人兽医中心进行,加利福尼亚州,进行得很顺利,他被送回六个旗。在天手术后他的兽医团队报告说,他一直在睡觉和吃的好。

基于移植猪MGE细胞到大鼠实验之前,研究人员预计需要约一个月左右的时间让细胞充分融入cronutt的海马。他们将跟进,看看他的癫痫发作减少,他的健康状况和行为改善,以及是否可以减少他的抗癫痫药物。

“这第一次尝试已经成为可能,资金从贾维茨奖由美国国家卫生研究所和加州大学旧金山分校 程序突破生物医学研究。没有这些资金,这种高风险,高回报的科学就不会得到掉在地上,”补充baraban。 “这也取决于马里亚纳的无畏,执着地追求这个非常不确定的项目。”

casalia,谁拥有应用科学大学从国家去基尔梅斯神经生物学和布宜诺斯艾利斯的阿根廷的大学学位,说觉得她会在她的职业生涯一直在努力到目前为止一切的巅峰之作手术。 “我一直想申请什么我们在实验室临床上在做什么,”她说。 “我的能力做到这一点在现实中,以帮助这些动物谁是痛苦是梦想成真。”