新研究利用干细胞修复帕金森小鼠脑内受损回路，灵长类动物试验已提上日程

成年人的大脑在受到外伤、中风或神经退行性疾病如帕金森症导致的损伤后很难自行修复。干细胞是具有无限的适应性，为更好的神经修复提供了前景。然而，大脑精准复杂的调控系统限制了其在临床治疗中的发展。

在一项解决这些问题的新研究中，威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员在帕金森小鼠模型中进行了干细胞治疗的概念验证。他们发现，来自干细胞的神经元可以很好的整合到大脑的正确区域与天然神经元连接并恢复运动功能，其中的关键是神经元身份。通过仔细追踪移植干细胞的整个生命过程，科学家发现了细胞身份——在帕金森症患者中能够产生多巴胺的细胞——决定细胞所形成的神经连接以及它们的功能。

随着人类掌握越来越多的方法从干细胞产生几十种独特的神经元，科学家们表示，这项工作意味着神经干细胞是一个现实的目标。然而，还需要更多的研究才能将小鼠的研究成果转换为人类应用。

由麦斯康辛大学麦迪逊分校神经学家张苏春领导的研究小组于近日在《Cell Stem Cell》杂志上发表了他们的研究成果。该研究由其实验室的博士后陈跃军，熊曼和陶烨正领导，他们目前在中国和新加坡担任教职。

图丨张苏春与博士后学生在实验室中探讨 （来源：威斯康星大学官网）

威斯康星大学麦迪逊分校威斯曼中心的神经科学和神经学研究张苏春说：“我们的大脑通过特定位置的特定神经细胞以如此精确的方式进行连接，因此我们可以参与所有复杂的行为。这都取决于通过特种细胞连接所形成的神经回路。神经损伤通常会对特定的大脑区域或特定的神经细胞类型造成影响从而破坏神经回路。为了治疗这些疾病，我们必须要修复这些受损的神经回路。“

为了修复在帕金森症小鼠模型中的受损回路，研究人员首先开始诱导人类胚胎干细胞分化为可产生多巴胺的神经元细胞，这类细胞在帕金森症中死亡。他们将这些新神经元植入到小鼠的中脑，该脑区是受帕金森症退化影响最严重的部分。几个月后，当植入的新神经元整合到小鼠大脑，小鼠的运动技能有所提高。仔细观察，研究小组能够看到植入神经元生长至长距离以连接大脑的运动控制区域。同时，这些神经细胞建立了与大脑调节区域的连接，这些区域会输入新的神经元细胞并防止它们过度刺激。

输入和输出植入的神经元——这两组连接都类似于天然神经元所建立的回路。这仅仅适用于产生多巴胺的细胞。用不参与帕金森症的能够产生神经递质谷氨酸的细胞进行类似的实验，发现小鼠的运动回路并未得到修复，这揭示了神经元身份在修复大脑损伤中的重要作用。

为了最终验证移植神经元在帕金森症中的神经回路修复作用，研究者们在干细胞的中插入了基因开关。当细胞接触到饮食中特定的药物或者药物注射时，这些开关可以上调或者下调细胞的活性。当干细胞活动关闭时，小鼠的运动能力提高就消失，这表明干细胞对于修复帕金森症中的大脑损伤非常重要。这也表明这种基因开关技术能够微调移植细胞的活性以优化治疗。

 

张苏春研究团队及其他研究者花费数年时间发展了将干细胞转化成其他多种神经元细胞的方法。每种神经疾病或者损伤都需要其特定的神经细胞来治疗，但治疗方案很可能大体相似。他说：“我们使用了帕金森症作为疾病模型，但其原理对于很多不同的神经系统疾病都是一样的。“

这项工作对于张苏春而言有着个人意义。作为一名生理学家和科学家，他经常收到来自绝望家庭的求助信件，他们希望能够治疗神经系统疾病或者大脑创伤。此外，它的意义也与他自身经历有关。6年前，张遭遇了车祸致使颈部骨折，当他部分瘫痪在医院中醒来时，他的第一个想法就是如何利用他研究多年的干细胞帮助他康复。

如今，经过多年的物理治疗，张苏春已经基本康复，但他仍然相信正确的干细胞治疗在未来可以帮助像他一样的人及家庭。

为此，张苏春的团队目前正在灵长类动物身上测试类似的疗法，这是迈向临床试验的一步。他说：“希望是有的，但是我们需要一步一个脚印。”

责任编辑：冯丹丹

参考：

https://news.wisc.edu/stem-cells-can-repair-parkinsons-damaged-circuits-in-mouse-brains/

-End-

---