创新之城
2020-09-23 19:56
像女娲补天般“补”脑？解放日报•上观新闻记者获悉，由中科院脑科学与智能卓越创新中心（神经科学研究所）陈跃军研究组、复旦大学附属儿科医院周文浩/熊曼研究组、美国威斯康辛大学张素春研究组合作发现，通过移植干细胞来源的神经细胞，可特异性修复大脑中受损神经环路，重塑神经功能，改善帕金森病模型动物的行为学障碍。2020年9月22日，该项研究成果在线发表于《细胞干细胞》上。
神经元是大脑的基本功能单元，我们脑内有上千种不同类型的神经元，神经元之间形成复杂而精确的网络连接（神经环路），是我们感知、思考和行为的基础。很多神经系统疾病，包括中风、脑外伤和神经退行性疾病（帕金森病和阿尔兹海默病等），都会导致脑内神经元的丢失和神经连接的破坏，进而产生严重的神经功能障碍，比如偏瘫、运动迟缓、肌肉僵直、学习记忆能力受损等。然而包括人在内的成年哺乳动物大脑神经再生能力十分有限，对于这些神经元丢失导致神经连接破坏和神经功能受损的疾病，临床上一直缺乏有效治疗措施。
通过脑内移植干细胞来源的神经细胞，替代脑内丢失的神经细胞的功能（干细胞治疗），是潜在的治疗措施之一。在成年疾病脑环境中，移植的神经细胞能否长出神经纤维，进而修复受损的神经环路仍然不清楚。更重要的是，这种修复作用是移植细胞随机整合的结果还是特异性的修复？这些都是神经系统疾病干细胞治疗领域亟待解决的关键问题。
针对以上问题，团队成员以帕金森氏病为模型，研究了成年脑内移植干细胞来源的神经细胞修复受损神经环路的可行性和机制。帕金森氏病是以静止性震颤、肌强直、运动迟缓等为主要表现的全球第二大神经退行性疾病，其主要原因是大脑黑质脑区的多巴胺能神经元进行性丢失。团队成员把遗传学标记的人多巴胺能神经元移植到帕金森氏病模型鼠受损的黑质脑区，结果发现，黑质脑区移植的人多巴胺能神经元长出大量神经纤维，移植的人多巴胺能神经元表现出和内源小鼠黑质多巴胺能神经元相似的电生理特性，接受相似的神经递质调控。这说明帕金森病模型小鼠脑内移植的人多巴胺能神经元特异性的修复和重建了受损的黑质-纹状体神经连接，并且其结构和功能与内源神经连接高度一致。
该研究提示成年脑内受损的神经连接可以通过移植干细胞来源的神经细胞实现结构和功能上的修复，重塑神经功能。同时该研究也发现，不同类型的神经细胞对环路的修复作用是不同的，提示对于不同类型神经元丢失造成的神经系统疾病，需要有针对性移植特定的神经细胞进行环路修复和治疗。这些发现为脑损伤和神经退行性疾病的治疗提供了新的思路和理论基础。
如今，人脑内主要的神经细胞类型已可以通过干细胞神经分化技术在体外高效获得，干细胞技术的发展将为很多神经系统疾病的治疗带来新的希望。
