經過基因編輯的神經元能修復中風大腦 還讓失明小鼠恢復視力

2020-11-23 前瞻網

中風通常會導致永久性殘疾，永久性失明、帕金森等神經退行性疾病威脅著越來越多人群……但將來，通過使用移植的新的健康神經元替換死細胞，可以修復中風導致受傷的大腦。而且，經基因編輯「二次發育」後的神經元，還成功地讓失明小鼠重見光明。

中風大鼠恢復正常活動功能

瑞典隆德大學的研究人員通過將人類皮膚細胞重新編程為神經細胞，然後將其移植到大鼠的大腦中，成功地恢復了中風大鼠的活動能力和觸覺。該研究現已發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。

「移植六個月後，我們可以看到新細胞如何修復中風對大鼠大腦的損害。」Zaal Kokaia教授與高級教授Olle Lindvall、研究員Sara Palma-Tortosa表示。

隆德團隊和其他研究人員此前的幾項研究表明，可以將源自人類幹細胞或重新編程的細胞的神經細胞移植到患有中風的大鼠的大腦皮層中，從而使這些大鼠運動得更好。

但是，尚不知道移植的細胞是否能夠以恢復正常運動和感覺的方式在大鼠腦中正確形成連接。

而在近日的研究中，研究人員們又收穫了新的突破。他們還證明了宿主大腦真的與移植的神經細胞形成了功能連接。形成連接後，小鼠有很大機率恢復正常運動和感覺。

研究小組在研究中使用了幾種先進的方法——電子顯微鏡，基於病毒的追蹤技術，移植細胞中活性的激活和光遺傳學。通過這些手段，他們在受損的神經迴路中，形成了準確的連接。「我們已經看到，來自移植細胞的纖維已經生長到大腦的另一側，即我們沒有移植任何細胞的那一側，並建立了連接。以前的研究都沒有證明這一點。」

「令人驚奇的是，（我們）發現實際上有可能修復中風受損的大腦，並重建失去的神經連接。該研究希望，將來有可能用新的健康神經細胞代替死亡的神經細胞。在中風患者中，即使要實現這一目標還有很長的路要走，」 Olle Lindvall教授表示。

在這一過程中，研究人員使用了在實驗室經過重新編程的人類皮膚細胞，重組後形成神經細胞。然後，將它們移植到大鼠的大腦皮層中——這是中風後最常見的受損區域。

研究人員將進行進一步的研究。「我們想更多地了解移植的細胞如何影響另一半大腦。我們還希望更深入地了解移植如何影響記憶等大腦的常見智力功能。此外，我們還將研究這些移植可能的副作用。安全性是當然，對於將來要在臨床上使用的細胞移植而言，這極為重要。」

失明小鼠恢復視力

上海的科學家在實驗室測試中發現，一種新穎的基因編輯方法可以再生視網膜神經節細胞，從而使患有永久性視力障礙的小鼠恢復視力。

該技術還可以將特定的神經膠質細胞轉化為神經元，從而能夠幫助患有帕金森氏病的小鼠恢復運動功能。

來自中國腦科學與智能技術卓越中心的研究小組說，實驗室結果為各種神經退行性疾病的臨床治療提供了一種頗具潛力的選擇——如帕金森氏病、阿爾茨海默氏病、肌肉營養不良、凍傷和某些類型的失明。

中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心Mu-ming Poo稱，接下來會在猴子身上進行實驗室測試。如果所有動物測試都證明有效，他們希望該結果可以進一步投入人體臨床健康應用。

Poo補充說，這樣的方法在國際上享有盛譽，並且不會引起道德爭議，因為它們不影響生殖細胞，也不會影響子孫後代。

據悉，人類神經系統中的神經元，在受傷或死亡後一般無法再生。其他各種原因——例如藥物和遺傳因素，也可能導致神經元死亡，從而引發不同的神經退行性疾病。

據估計，全世界有超過1億人患有神經退行性疾病（如漸凍症、阿爾茲海默症、帕金森症），並且隨著人口老齡化的增加，這一數字有望增加。

由視網膜神經節細胞死亡引起的永久性失明，是另一種常見的神經退行性疾病，該特定種類的神經元，起著連接眼睛和大腦的唯一橋梁的作用。

在對小鼠的實驗室測試中，研究人員發現，源自視網膜神經節細胞層上神經膠質細胞的視網膜神經節細胞可以作為天然神經元，對光刺激做出反應，並能夠將視覺信號傳遞至大腦。

研究小組的首席研究員楊輝說：「我們發現，這種技術可以使視網膜神經節細胞受損的小鼠恢復對光的敏感性。」

同樣，研究人員發現該方法可以將星形膠質細胞（astrocytes）有效地轉化為多巴胺神經元。對帕金森氏病小鼠的行為測試還顯示，它們的運動功能障礙得到緩解。

關於這項研究的論文於4月8日晚發表在知名生物期刊《細胞》（Cell）上。

期刊評價指出，以往的研究都集中在利用RNA靶向CRISPR系統來直接降低遺傳病模型中有害的突變轉錄本，而這項研究卻利用這些工具在體內進行治療性的細胞命運轉分化，因此非常有參考價值。

參考資料：https://www.pnas.org/content/early/2020/04/02/2000690117

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200408102150.htm

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30286-5

http://global.chinadaily.com.cn/a/202004/09/WS5e8e7f62a310e232631a4eae.html

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