修復大腦和脊髓損傷可能是醫學界最艱巨的挑戰之一。直到最近，這似乎還是一項不可能完成的任務。
近期，發表在《Nature》上的一項新研究中，美國加州大學聖地牙哥分校領導的研究團隊發現，當成年腦細胞受到損傷時，它們會恢復到胚胎狀態：在未成熟狀態下，這些細胞能夠重新生長出新的連接，以在適當的條件下幫助恢復失去的功能。
研究通訊作者、加州大學聖地牙哥分校醫學院神經科學教授、轉化神經科學研究所主任Mark Tuszynski說：「利用現代神經科學、分子遺傳學、病毒學和計算等令人難以置信的工具，我們首次確定了一個成年腦細胞中的全部基因是如何自我重置以實現再生的。這讓我們從根本上了解了在轉錄水平上再生是如何發生的。」
利用小鼠模型，Tuszynski及其團隊發現，在受傷後，成年大腦中的成熟神經元會恢復到胚胎狀態。
Tuszynski說：「誰會想到是這樣呢？就在20年前，我們還認為成年大腦是靜態、終末分化、完全建立和不變的。」
但此前，Salk生物研究所所長、加州大學聖地牙哥分校兼職教授Fred Gage和其他學者的研究發現，新的腦細胞不斷在海馬體和腦室下區產生，並在一生中不斷地補充這些大腦區域。
Tuszynski說：「我們的工作進一步完善了這個概念。大腦自我修復或替換的能力並不局限於這兩個區域。相反，當一個成年的大腦皮層細胞受到損傷時，它會在轉錄水平上恢復到胚胎的皮層神經元。在這種遠不成熟的狀態下，如果提供一個生長的環境，它可以再生軸突。在我看來，這是這項研究最令人震驚的特點。」
為了提供一個令人鼓舞的再生環境，該團隊研究了脊髓損傷後受損神經元的反應。
近年來，研究人員已經顯著提高了利用移植神經幹細胞刺激脊髓損傷修復和恢復喪失功能的可能性，主要是通過誘導神經元在損傷部位延伸軸突，重新連接被切斷的神經。
例如去年，Tuszynski參與的一個多學科團隊描述了使用3D列印植入物促進大鼠脊髓損傷中的神經細胞生長、恢復連接和喪失的功能。
這項最新的研究產生了第二個驚人的結果：在促進神經生長和修複方面，一個重要的遺傳途徑涉及到亨廷頓基因(HTT)，當HTT突變時，會導致亨廷頓病，也稱作亨廷頓舞蹈症。這是一種緩慢起病的遺傳性神經退化疾病，在人群中發病率為萬分之一左右，其特徵是大腦中的神經細胞逐漸崩潰。
Tuszynski的團隊發現，「再生轉錄組」，即皮質脊髓神經元使用的信使RNA分子的集合，是由HTT基因維持的。在缺乏HTT基因的小鼠中，脊髓損傷後的神經元軸突出芽和再生明顯減少。
Tuszynski說：「雖然已有很多研究試圖理解為什麼亨廷頓基因突變會導致疾病，但是對於該基因的正常作用我們卻知之甚少。這項新研究表明，亨廷頓基因對於促進大腦神經元的修復至關重要。因此，該基因的突變將導致成年神經元失去自我修復功能。這反過來又可能導致慢性神經元退化，進而導致亨廷頓病。」
參考文獻：
Injured adult neurons regress to an embryonic transcriptional growth state
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2200-5