神经干细胞移植大突破 “黑盒子”神经干细胞移植成功修复脊髓损伤干细胞

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【神经干细胞移植大突破 “黑盒子”神经干细胞移植成功修复脊髓损伤】本文为转化医学网原创，转载请注明出处
导读:神经干细胞移植是将神经干细胞移植到宿主体内，使其迁移、聚集到神经系统的病变部位，并存活、增殖、分化为神经元或胶质细胞，从而促进宿主丧失功能的部分恢复的技术。近日，美国加州大学圣地亚哥分校的科学家成功将神经干细胞移植到脊髓损伤小鼠体内，并揭示了其机制。
近年来，神经干细胞的研究已成为治疗神经退行性疾病和中枢神经系统损伤的热点。长期以来，利用干细胞恢复脊髓损伤失去的功能，一直是科学家和医生的志向。在美国，每年有近1.8万人患有SCI，另有29.4万人患有SCI，伴有一定程度的永久性瘫痪或功能减退，如膀胱控制困难或呼吸困难。在一项新的研究中，加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员成功地将高度分化的神经干细胞移植到小鼠受伤的脊髓中，并记录了移植物是如何生长并填充受伤部位的，整合并模仿了动物现有的神经网络。
他们的研究发表在8月5日的《细胞干细胞》杂志上，标题为“神经干细胞移植物在脊髓损伤后广泛形成与宿主回路整合的突触网络”

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这项研究的第一作者、加州大学圣地亚哥医学院转化神经科学研究所的史蒂文·刻托说:“在这项研究之前，我们发现这些在实验室开发的干细胞移植有点像黑匣子。”
虽然之前的研究表明，神经干细胞移植后SCI动物模型的功能有所改善，但科学家们并不确定到底发生了什么。
刻托说:“我们知道受损的宿主轴突广泛生长到受伤部位，移植的神经元将大量轴突延伸到脊髓中，但我们不知道移植物内部实际发生了什么，也不知道宿主轴突和移植的轴突是否真的建立了功能连接。”
因此，刻托、图辛斯基和他们的同事使用最新的技术，通过用光代替电来刺激和记录基因和解剖学定义的神经元群的活动。这可以确保他们准确地知道哪个宿主和移植的神经元在工作，而不用担心电流在组织中扩散并产生潜在的误导结果。
他们发现，即使在没有特定刺激的情况下，移植的神经元也会自发地在活动高度相关的不同神经元簇中放电，就像正常脊髓的神经网络一样。当研究人员刺激来自动物大脑的再生轴突时，他们发现一些同样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的输入接收功能性突触连接。触摸和捏等感觉刺激也会激活移植的神经元。

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刻托说:“我们发现，损伤部位下方的脊髓神经元可以通过刺激移植物的轴突延伸到这些区域来激活。综合所有这些结果，结果表明神经干细胞移植具有很强的自组装能力，并形成与宿主神经系统功能整合的脊髓样神经网络。经过多年的推测和推断，我们现在直接证明，事实上，脊髓损伤后神经元接力的每一个组成部分实际上都在起作用。”
Tuszynski说，他的团队目前正在研究几种增强干细胞移植物功能连接性的方法，如用支架组织移植物的拓扑结构，模仿正常脊髓的拓扑结构，用电刺激加强宿主和移植神经元之间的突触连接。
Tuszynski说:“干细胞、刺激、康复等干预措施的完美配合可能需要几年时间，患者正在遭受脊髓损伤。因此，我们目前正在与监管部门合作，尽快将我们的干细胞移植方法引入临床试验。如果一切顺利，我们可以在十年内治疗。”