科學家利用簡單的藥物配方實現腦細胞再生

2020-11-25 科學技術部

 

　　科學家們在尋找一種可以恢復因中風、腦損傷和阿爾茲海默症等疾病而失去大腦功能的藥物方面向前邁出了一步。

　　美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員利用四種小分子的組合將膠質細胞轉化為具有功能的神經元。膠質細胞能夠為神經元提供支持並保護神經元，而神經元是大腦中實現思維功能的細胞。

　　在這項近日發表在《Stem Cell Reports》上的研究中，研究人員描述了他們轉換的神經元在實驗室培養中如何存活了7個多月。新的神經元也表現出像正常腦細胞一樣工作的能力。它們形成網絡，並利用電信號和化學信號相互通信。

　　損傷後的膠質細胞增殖

　　該研究的通訊作者、生物學教授Gong Chen解釋說，當腦組織受損時，神經元不會再生。他補充說：「相反，神經膠質細胞聚集在受損的腦組織周圍，在腦損傷後可以增殖。」

　　在他們的論文中，研究團隊解釋了神經膠質細胞如何形成疤痕來保護神經元免受進一步的傷害。

　　然而，由於它們的持續存在，膠質瘢痕也阻礙了新生神經元的生長和它們之間信號的傳遞。

　　該研究作者指出，過去曾經有研究嘗試通過移除膠質疤痕來恢復神經元再生，但是他們都沒有取得成功。

　　Chen教授認為，恢復受損神經元功能的最好方法是利用死亡神經元附近的膠質細胞生成新的神經元。

　　將星形膠質細胞重編程為神經元

　　在過去的研究中，Chen教授和他的團隊發現，可以利用按特定順序排列的9個小分子通過化學手段將星形膠質細胞重編程為神經元。然而，當嘗試將該方法從實驗室轉化為臨床應用時，他們才意識到這太複雜了。

　　因此，這項新研究的目的是找到一種更小的分子組合，以更直接的方式將星形膠質細胞重編程為具有功能的神經元。

　　研究人員測試了數百種組合，直到他們發現了一種包含「四種核心藥物」的有效配方。

　　該研究的第一作者、生物學研究生Jiu-Chao Yin說：「這四種分子能夠調節人類星形膠質細胞的四個關鍵信號通路，我們可以高效地將人類星形膠質細胞（多達70%）轉化為具有功能的神經元。」

　　該團隊還測試了將其中一種分子移除之後的配方。然而，任何其中三種分子組成的配方都沒有最初的配方有效。事實上，最好的三種分子組成的配方也比四種分子組成的配方效果差20%。只使用其中一種分子不足以將星形膠質細胞轉化為神經元。

　　基因治療的簡單替代

　　Chen教授和同事們一直致力於研究神經元再生。在使用化學重編程方法之前，他們嘗試過基因療法。然而，他們發現，基因療法太過昂貴，每人需要花費50萬美元。此外，基因治療的實施也需要複雜的先進技術和專業知識。

　　Chen教授解釋說，這種化學重編程方法的主要優勢在於，包含小分子的藥物能夠很方便地在全世界傳遞，甚至是沒有先進醫療系統的農村地區。

　　此外，他和他的團隊發現，將這四種分子組成的藥物注入到成年小鼠體內，可以使其大腦海馬體中的新生大腦細胞增多，海馬體在記憶中起到關鍵作用。

　　還有很多工作

　　研究人員指出，這項發現對於使用藥物實現神經元再生來說只是一小步。為了開發出正確的配方，我們還需要很多的工作，尤其是關於這些小分子的「包裝和運輸」。

　　除了驗證它們的有效性之外，研究人員們還需要確定它們的副作用和安全性。

　　然而，他們有信心，並認為這種四種分子配方的藥物在未來能夠成為神經元功能受損患者的直接療法。大腦損傷、中風和阿爾茲海默症等神經退行疾病都會導致神經元功能損傷。

　　Chen教授說：「我的終極夢想是開發一種簡單的藥物輸送系統，就像藥片一樣，幫助世界各地的中風和老年痴呆症患者再生新的神經元，恢復他們失去的學習和記憶能力。」

論文連結：https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(19)30004-9?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2213671119300049%3Fshowall%3Dtrue

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