Cell利用干细胞修复神经缺陷

　　

生物通报道：来自美国加州大学圣地亚哥分校等处的研究人员以一种“惊人的程度”修复了患有严重脊髓损伤的大鼠的轴突生长。他们的研究表明，早期神经元能生存和增殖轴突，使其能跨越年中枢神经系统（CNS）的受损部位，形成新的，具有功能的转接神经元。

研究还证明，至少某些类型的成年CNS轴突可以克服常见的抑制生长环境，生长延长。更重要的是，跨物种的干细胞表现出了这些特性。相关研究成果公布在9月14日的Cell杂志上。

科学家们将神经干细胞嵌入到一种纤维蛋白介质上（纤维蛋白是一种对于血液凝固十分关键的蛋白，用于人体神经细胞进程），同时加入生长因子，形成凝胶。然后将该凝胶敷在脊髓完全切断的大鼠损伤部位上。

“利用这种方法，六个星期以后，损伤部位新生轴突超过了200倍，这在之前从未见过，”领导这一研究，加州大学圣地亚哥分校神经科学系主任Mark Tuszynski说，“轴突也比之前研究发现的增长了10倍，更重要的是，这些轴突的再生带来了明显的功能改善。”

此外，损伤部位的成熟细胞也再生为神经干细胞，建立一个新的可被检测到的转接环路。“通过刺激受损部位四段脊髓段，并记录其下三段电刺激信号，我们发现了整个转接位点上的转接神经元，”Tuszynski说。

为了确认这种恢复的分子机制是由于形成了新的转接神经元，研究人员在恢复的大鼠上重新切断了脊髓，结果大鼠失去了运动功能，这证实了受损部位确实形成了新的转接神经元。

移植手术获得了明显的功能改善：在一个21点的步行测试中，不经治疗的大鼠得分仅为1.5，经过干细胞治疗后，则上升到了7分，这代表着动物获得了运动影响腿部所有关节的能力。

之后，研究人员在两个人类干细胞系中进行重复实验，其中一个即ALS病细胞系。“我们利用人类细胞获得了与大鼠细胞同样精确的结果，”Tuszynski说。

这项研究采用了绿色荧光蛋白（GFP）技术，这种技术以前还从来没有被用来跟踪神经干细胞的生长。“利用GFP标记细胞，我们观察到了干细胞生长，成为神经元和成长的轴突，这表明这些细胞完全能生长，搭建主要神经之间的连接，”第一作者Paul Lu博士说，“这十分令人兴奋，因为这种技术之前不存在。”

据研究人员介绍，这项研究清楚地表明早期的神经元能够克服成年神经系统中的抑制环境，成年神经系统能正常维持复杂的中枢神经系统，并保持成年中枢神经系统细胞正常生长。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Long-Distance Growth and Connectivity of Neural Stem Cells after Severe Spinal Cord Injury

Neural stem cells (NSCs) expressing GFP were embedded into fibrin matrices containing growth factor cocktails and grafted to sites of severe spinal cord injury. Grafted cells differentiated into multiple cellular phenotypes, including neurons, which extended large numbers of axons over remarkable distances. Extending axons formed abundant synapses with host cells. Axonal growth was partially dependent on mammalian target of rapamycin (mTOR), but not Nogo signaling. Grafted neurons supported formation of electrophysiological relays across sites of complete spinal transection, resulting in functional recovery. Two human stem cell lines (566RSC and HUES7) embedded in growth-factor-containing fibrin exhibited similar growth, and 566RSC cells supported functional recovery. Thus, properties intrinsic to early-stage neurons can overcome the inhibitory milieu of the injured adult spinal cord to mount remarkable axonal growth, resulting in formation of new relay circuits that significantly improve function. These therapeutic properties extend across stem cell sources and species.