「黑盒子」神經幹細胞移植成功修復脊髓損傷

2021-01-09 澎湃新聞
「黑盒子」神經幹細胞移植成功修復脊髓損傷

2020-08-11 16:53 來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

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作者：Cathy

導言：神經幹細胞移植是將神經幹細胞（neural stem cells）移植到宿主體內，使其向神經系統病變部位趨行、聚集，並存活、增殖、分化為神經元或膠質細胞，從而促進宿主缺失功能的部分恢復的一種技術。近日，加州大學聖地牙哥分校的科學家成功將神經幹細胞移植入小鼠脊髓損傷處，並揭示了其中的機制。

近年來，神經幹細胞研究成為治療神經退行性疾病和中樞神經系統損傷的熱點，而長期以來，利用幹細胞恢復患者因脊髓損傷（SCI）而喪失的功能，也一直是科學家和醫生的雄心壯志。在美國，每年有近18,000人患上SCI，另有294,000人患有SCI並伴有某種程度的永久性麻痺或身體機能減退，例如膀胱控制困難或呼吸困難。在一項新研究中，加利福尼亞大學聖地牙哥分校醫學院的研究人員成功將高度分化的神經幹細胞移植入小鼠脊髓損傷處，同時記錄移植物如何生長並填充損傷部位，並與動物現有的神經網絡整合和模仿。

他們的研究於8月5日發表在《細胞幹細胞》雜誌上，題目為「Neural Stem Cell Grafts Form Extensive Synaptic Networks that Integrate with Host Circuits after Spinal Cord Injury」

該研究的第一作者，加州大學聖地牙哥分校醫學院轉化神經科學研究所的Steven Ceto說：「在這項研究之前，我們發現，實驗室中開發的這些幹細胞移植物有點像黑盒子。」

儘管先前的研究已經表明，神經幹細胞移植後SCI動物模型的功能有所改善，但科學家們並不清楚其中到底發生了什麼。

Ceto表示：「我們知道受損的宿主軸突廣泛地生長到損傷部位，而移植神經元又將大量軸突延伸到脊髓中，但是我們不知道移植物內部實際上發生了什麼活動，也沒有明確宿主軸突和移植軸突是否真的在建立功能連接。」

因此，Ceto，Tuszynski及其同事利用了最新的技術，用光代替電，來刺激和記錄遺傳和解剖學定義的神經元群體的活動。這樣可以確保他們準確地知道哪些宿主和移植神經元在起作用，而不必擔心電流在組織中傳播，並產生潛在的誤導性結果。

他們發現，即使在沒有特定刺激的情況下，移植神經元也會在具有高度相關活動的不同神經元簇中自發放電，就像正常脊髓的神經網絡一樣。當研究人員刺激來自動物大腦的再生軸突時，他們發現一些同樣自發活躍的移植神經元簇反應強烈，表明這些神經網絡從通常驅動運動的輸入中接收到了功能性的突觸連接。諸如輕觸和捏之類的感覺刺激也激活了移植神經元。

圖解摘要

Ceto表示：「我們發現可以通過刺激移植物軸突延伸到這些區域來激活損傷部位下方的脊髓神經元。將所有這些結果放在一起，結果表明，神經幹細胞移植物具有強大的自組裝能力，形成與宿主神經系統功能整合的脊髓樣神經網絡。經過多年的推測和推斷，現在我們直接證明了實際上，脊髓損傷後神經元接力的每一個組成部分實際上都是起作用的。」

Tuszynski表示，他的團隊目前正在研究幾種途徑來增強幹細胞移植物的功能連通性，例如用支架組織移植物的拓撲結構，以模仿正常脊髓的拓撲結構，以及利用電刺激來加強宿主和移植物神經元之間的突觸連接。

Tuszynski說：「幹細胞，刺激，康復和其他幹預措施的完美配合可能還需要幾年的時間，患者現在正遭受脊髓損傷的困擾。因此，我們目前正在與監管機構合作，儘快將我們的幹細胞移植方法引入臨床試驗。如果一切順利，我們可以在十年內進行治療。」

參考：

【1】https://medicalxpress.com/news/2020-08-implanted-neural-stem-cell-grafts.html

【2】https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1934590920303453?via%3Dihub

原標題：《【Cell子刊】大突破！「黑盒子」神經幹細胞移植成功修復脊髓損傷！》

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