FOXG1阳性前脑神经前体细胞移植促进缺血性脑卒中后宿主神经环路重建与功能恢复

为解决缺血性脑卒中后神经元丢失和神经环路损伤的临床难题，浙江大学医学院团队通过优化人诱导多能干细胞(iPSC)分化策略，成功获得具有快速功能成熟的FOXG1+前脑神经前体细胞(NPC)。研究发现移植后的NPC能分化为兴奋/抑制性神经元，通过18F-SynVesT-1 PET成像证实其可重建突触连接，显著改善大鼠感觉运动功能并降低癫痫发生率。该研究为皮层卒中细胞替代治疗提供了新型细胞来源，发表于《Nature Communications》。

　　

缺血性脑卒中导致大脑皮层神经元不可逆损伤，现有治疗手段难以实现神经环路重建。虽然干细胞移植带来希望，但传统方法分化的皮层神经元存在成熟缓慢、亚型比例失衡等问题，严重制约治疗效果。更棘手的是，临床缺乏非侵入性手段评估移植后突触重建效果，且移植细胞与宿主神经环路的整合机制尚不明确。

为突破这些瓶颈，浙江大学医学院联合多家机构的研究团队开发了创新性解决方案。他们通过整合双SMAD抑制、视黄酸时序调控和小分子化合物组合（SU5402/BIBF1120/IBMX）等关键技术，从人iPSC中高效诱导出FOXG1⁺前脑神经前体细胞。这些细胞在体外可快速分化为包含浅层（BRN2⁺）、深层（TBR1⁺）兴奋性神经元和抑制性神经元（VGAT⁺）的平衡神经网络，且电生理检测显示1周即可产生动作电位，4周形成功能性突触。相关成果发表于《Nature Communications》。

研究采用四大关键技术：1）优化RONA分化方案结合小分子加速成熟；2）单细胞核RNA测序(snRNA-seq)解析移植细胞命运；3）创新应用SV2A靶向PET探针¹⁸F-SynVesT-1活体监测突触动态；4）免疫电镜联合狂犬病毒跨突触示踪技术验证神经环路重建。

主要研究结果
Generation of forebrain NPCs
通过改良的胚胎体-神经玫瑰花结分化体系，获得纯度>95%的FOXG1⁺前脑NPC，免疫荧光显示其同时表达背侧（PAX6⁺ 79%）和腹侧（NKX2.1⁺ 33%）标志物，具备双向分化潜能。

Differentiation of balanced cortical subtypes
体外8周时形成VGLUT⁺/VGAT⁺神经元比例（83%/16%）接近天然皮层，电生理记录显示静息膜电位达-70mV，动作电位频率随培养时间递增。

snRNA-seq analysis in vivo
移植11周后测序揭示84.1%细胞分化为皮层神经元，包含25.7%上层（SATB2⁺）和26.7%深层（ROBO1⁺）神经元，但抑制性神经元比例(3%)低于体外。

Functional maturation and integration
免疫电镜显示83%突触为兴奋性结构，病毒示踪证实移植神经元接受宿主丘脑输入。PET检测显示移植区突触密度较对照组显著提升（SUVr增加41%）。

Therapeutic effects
移植组梗死体积缩小37%，单颗粒抓取成功率提高2.3倍。长期随访显示癫痫发生率降低21%，且发作大鼠移植区葡萄糖代谢异常升高。

这项研究开创性地将分子影像技术与细胞治疗相结合，首次实现移植后突触动态的无创监测。FOXG1⁺ NPC的快速成熟特性（7周即可整合）突破传统方法需16-20周的技术瓶颈，其重建的兴奋/抑制平衡网络为预防卒中后癫痫提供新思路。值得注意的是，尽管移植未完全填充梗死腔，但边缘区神经环路重建仍能显著改善功能，提示局部微环境调控可能成为未来优化方向。该成果为皮层损伤疾病的细胞治疗提供了全新策略和评估体系。