《Cell Stem Cell》十年内治愈脊髓损伤——神经干细胞移植术

神经干细胞移植有望治疗脊髓损伤细胞干细胞。

　　

利用干细胞来恢复由于脊髓损伤而丧失的功能一直是科学家和医生的夙愿。

美国每年有近1.8万人遭受脊髓损伤，另有29.4万人患有某种程度的永久性瘫痪或身体功能下降，如膀胱控制或呼吸困难。

在一项新的研究中，来自加州大学圣地亚哥医学院的研究人员报告说，他们成功地将高度特化的神经干细胞移植到小鼠的脊髓损伤部位，然后记录了移植的过程。

在这些小鼠中生长并填充损伤部位，并与现有的神经元网络整合。相关研究成果最近发表在《Cell Stem Cell》杂志上，标题为“脊髓损伤后神经干细胞移植物形成广泛的突触网络，与宿主回路整合”。

 

第一作者、神经科学教授、加州大学圣地亚哥医学院转化神经科学研究所主任Mark H. Tuszynski博士说，在实验室里开发的东西有点像一个黑匣子。

虽然之前的研究表明神经干细胞移植后脊髓损伤动物模型的功能得到了改善，但科学家们并不清楚到底发生了什么。

“受伤的宿主轴突广泛生长[到损伤部位]，而移植的神经元反过来又将大量轴突延伸到脊髓，但我们不知道移植物本身内部到底发生了什么，”Ceto说。“我们不知道宿主轴突和移植物轴突是否真的在进行功能连接，或者它们只是看起来可能是这样。”Ceto, Tuszynski和他们的同事利用最近的技术进步，能够用光而不是用电来刺激和记录基因的活动，这确保了他们确切地知道宿主和移植的神经元在工作，不用担心电流在组织中扩散会产生潜在的误导性结果。

研究人员发现，即使在缺乏特定刺激的情况下，移植的神经元也会自发地以具有高度相关活性的不同神经元簇的形式放电，就像正常脊髓的神经网络一样。

当刺激小鼠大脑的轴突再生时，他们发现一些自发活跃的移植神经元簇反应强烈，这表明这些神经网络从通常驱动运动连接的输入中获得功能性突触。

感觉刺激，如轻触和捏，也激活移植的神经元。Ceto说:“我们发现，通过刺激延伸到这些区域的移植物轴突，我们可以激活损伤部位下方的脊髓神经元。”

把所有这些结果放在一起表明神经干细胞移植物能够自我组装成类似脊髓的神经网络，在功能上与宿主神经系统相结合。经过多年的猜测和推断，我们已经直接证实脊髓损伤中神经传递的每个轴突实际上都是有功能的。

他的团队现在正在研究几种增强干细胞移植的功能连接性的方法，例如用支架组装移植的拓扑结构来模拟正常脊髓的拓扑结构，以及使用电刺激来加强宿主和移植的神经元之间的突触。

“尽管干细胞、刺激、康复和其他干预措施的完美结合可能还需要几年时间，但患者今天仍在遭受脊髓损伤。

因此，我们目前正在与监管当局合作，以尽快推进我们的干细胞移植方法进入临床试验。如果一切顺利，我们可能在十年内找到治愈方法。”

Steven Ceto et al. Neural Stem Cell Grafts Form Extensive Synaptic Networks that Integrate with Host Circuits after Spinal Cord Injury. Cell Stem Cell, 2020, doi:10.1016/j.stem.2020.07.007.

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