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麻省理工學院的研究人員現已證明，刺激伽瑪頻率(gamma frequency)腦電波的非侵入性治療可能有望治療化療腦。在一項針對小鼠的研究中，他們發現每天接觸頻率為 40 赫茲的光和聲音可以保護腦細胞免受化療引起的損傷。該治療也有助於防止記憶喪失和其他認知功能受損。

研究人員表示，這種療法最初是作為治療阿茲海默症的一種方法而開發的，目前似乎具有廣泛的作用，可以幫助治療各種神經系統疾病。

麻省理工學院Picower 學習與記憶研究所所長、Picower 教授Li-Huei Tsai 表示：「這種治療可以減少DNA 損傷、減少發炎並增加寡樹突膠質細胞( oligodendrocytes)的數量，寡樹突膠質細胞是在軸突周圍產生髓磷脂的細胞。」麻省理工學院腦與認知科學系。 “我們還發現這種治療可以改善動物的學習和記憶，並增強執行功能。”

蔡是這項新研究的資深作者，該研究今天發表在《科學轉化醫學》雜誌上。論文的主要作者是麻省理工學院博士後 TaeHyun Kim。

保護性腦波

幾年前，Tsai 和她的同事開始探索使用 40 赫茲（每秒週期）的光閃爍來改善阿茲海默症的認知症狀。先前的研究ˋ證明，阿茲海默症患者的伽馬振盪受損，伽馬振盪是一種範圍在25 至80 赫茲（每秒週期）的腦​​電波，被認為有助於注意力、感知和記憶等大腦功能。

Tsai 對小鼠的研究發現，暴露於 40 赫茲閃爍的光或音調為 40 赫茲的聲音可以刺激大腦中的伽馬波，這具有許多保護作用，包括防止澱粉樣蛋白斑塊的形成。結合使用光和聲音可以提供更重要的保護。這種治療方法在人類身上似乎也很有希望：針對早期阿茲海默症患者的一期臨床試驗發現，這種治療方法是安全的，並且確實提供了一些神經和行為方面的益處。

在這項新研究中，研究人員著手研究這種治療是否也能抵消化療對認知的影響。研究發現，這些藥物會引起大腦發炎，以及其他有害影響，例如白質的喪失，白質是幫助大腦不同部分相互溝通的神經纖維網絡。化療藥物也會促進髓鞘的流失，髓鞘是一種保護性脂肪塗層，幫助神經元傳播電訊號。其中許多影響也出現在阿茲海默症患者的大腦中。

「化療腦引起了我們的注意，因為它非常常見，並且有很多關於化療後大腦狀況的研究，」蔡說。 “從我們之前的工作中，我們知道這種伽馬感覺刺激具有抗發炎作用，因此我們決定使用化療腦模型來測試感覺伽馬刺激是否有益。”

作為實驗模型，研究人員使用了給予順鉑(cisplatin)的小鼠，順鉑是一種通常用於治療睪丸癌、卵巢癌和其他癌症的化療藥物。小鼠接受順鉑治療五天，然後停藥五天，然後再次服用順鉑五天。一組僅接受化療，另一組每天接受 40 赫茲的光和聲治療。

三週後，接受順鉑但未接受伽馬射線治療的小鼠表現出許多化療的預期效果：腦體積縮小、DNA 損傷、脫髓鞘和發炎。這些小鼠的寡樹突膠質細胞數量也減少了，寡樹突膠質細胞是負責產生髓鞘的腦細胞。

然而，接受伽瑪治療和順鉑治療的小鼠的所有這些症狀均顯著減輕。伽馬療法也對行為產生有益影響：接受該療法的小鼠在測量記憶和執行功能的測試中表現更好。

“基本機制”

研究人員利用單細胞 RNA 定序分析了接受伽瑪治療的小鼠中發生的基因表現變化。他們發現，在這些小鼠中，與發炎相關的基因和引發細胞死亡的基因受到抑制，尤其是在寡樹突膠質細胞（負責產生髓鞘的細胞）中。

在接受伽馬射線治療和順鉑的小鼠中，一些有益效果在四個月後仍然可見。然而，如果在化療結束三個月後開始伽瑪治療，其效果就會低得多。

研究人員還說明，伽瑪治療改善了接受不同化療藥物甲氨蝶呤（methotrexate，用於治療乳腺癌、肺癌和其他類型癌症）的小鼠的化療腦症狀。

「我認為這是改善髓鞘形成和促進少突膠質細胞完整性的一個非常基本的機制。似乎它並不是特定於誘導脫髓鞘的藥物，無論是化療還是其他脫髓鞘來源，」Tsai說。

由於其廣泛的影響，蔡的實驗室也在其他神經系統疾病的小鼠模型中測試伽馬治療，包括帕金森氏症和多發性硬化症。由 Tsai 和麻省理工學院教授 Edward Boyden 創立的 Cognito Therapeutics 公司已經完成了阿茲海默症患者伽瑪療法的 2 期試驗，並計劃今年開始 3 期試驗。

「就臨床應用而言，我的實驗室現在的主要關注點是阿茲海默症；但希望我們也可以針對其他一些適應症測試這種方法，」蔡說。

該研究由 JPB 基金會、Ko Hahn 種子基金和美國國立衛生研究院資助。

參考文獻:

1. TaeHyun Kim, Benjamin T. James, Martin C. Kahn, Cristina Blanco-Duque, Fatema Abdurrob, Md Rezaul Islam, Nicolas S. Lavoie, Manolis Kellis, Li-Huei Tsai. Gamma entrainment using audiovisual stimuli alleviates chemobrain pathology and cognitive impairment induced by chemotherapy in mice. Science Translational Medicine, 2024; 16 (737) DOI: 10.1126/scitranslmed.adf4601