脑中风、帕金森、老年痴呆有救了!《Cell》:干细胞来源的神经元可修复环路,重塑神经功能

发布日期:2021-12-31 11:33:45   浏览量 :345
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想要恢复受损的神经元,可是当今医学界的一大难题。


因为在我们的大脑里有着上千种不同类型的神经元,它们通过复杂而又精确的网络连接(神经环路),让我们能够感知世界,思考和发出动作。


如果神经元受损了,就会产生严重的神经功能障碍,尤其是一些神经系统疾病(中风、帕金森、阿尔兹海默症等)更会引发偏瘫、运动迟缓、肌肉僵直、学习记忆能力受损等等功能障碍。


如何修复受损的神经元一直是医学界最头痛的问题,而近年来再生医学的发展让干细胞移植技术成为了潜在的最有希望的治疗措施之一,但依然有许多问题要面临。


一项发表于《Cell Stem Cell》的文章讲述了人干细胞来源的神经元修复环路重塑神经功能,或许,通过干细胞修复受损神经性疾病将成为现实。


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01

干细胞修复受损神经环路,重建功能


帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种常见的神经系统变性疾病,老年人多见,该项试验就以帕金森模型小鼠为研究对象进行了实验。


研究人员将分化的多巴胺能神经前体细胞,移植到PD小鼠黑质部位。通过人神经纤维标记物hNCAM染色发现,移植到黑质部位的人多巴胺神经细胞可长出神经纤维,并延伸到纹状体的背侧和腹侧。


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团队成员又进一步通过基因编辑技术同样发现,黒质脑区移植的人多巴胺能神经元长出大量神经纤维,并沿着内源黒质-纹状体神经连接相似的路径,特异性地生长并延伸到其内源靶区域-纹状体,与纹状体神经元形成神经连接,并且绝大部分神经纤维都投射到了纹状体背侧。


团队成员进一步通过遗传学技术和狂犬病毒介导的示踪技术,追踪了黒质移植的人多巴胺能神经元接受的上游神经支配,发现移植的人多巴胺能神经元接受与内源黒质多巴胺能神经元相似的神经支配。


另外,在对神经元电生理功能的研究也发现,移植的人多巴胺能神经元表现出和内源小鼠黒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。


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△ 实验的总体设计和方案


这些结果都说明,PD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黒质-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。


02

帕金森、中风、老年痴呆患者希望来了!


通过实验,研究人员似乎证实了干细胞移植对帕金森病神经修复的影响,那么,它也会对其他神经系统疾病起效吗?


为了进一步验证干细胞对神经受损性疾病的影响,研究人员又进行了行为学检测试验,结果发现,接受细胞移植的小鼠运动功能障碍会随着时间延长而逐渐得到改善,这证明了干细胞移植重建的神经功能连接介导了模型小鼠行为学的恢复。


另外,更为有趣的是,研究人员还发现了另一种神经细胞,它主要投射到皮层和嗅球脑区,几乎不投射到纹状体,无法修复受损的黑质-纹状体神经环路,模型动物的运动功能障碍也不能得到改善,说明成年脑内受损神经功能环路的修复只能依赖于移植细胞的类型。


干细胞作为具有再生、修复能力的“万能细胞”已经在神经系统恢复领域产生了巨大影响,通过移植干细胞来源的特定神经元,可以在结构和功能上修复受损伤的脑神经功能环路,这将为帕金森病、阿尔兹海默症、脑中风等神经系统性疾病及神经退行性疾病患者带来新的治疗选择,为改善预后,提高生活质量带来新希望。


参考资料:

[1]http://www.cebsit.cas.cn/xwen/kyjz/2020n/202009/t20200922_5703447.html

[2]Human Stem Cell-Derived Neurons Repair Circuits and Restore Neural Function.DOI: 10.1016/j.stem.2020.08.014


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