女媧補天

寓意為(wei) 通過移植幹細胞來源的神經細胞，特異性修複大腦中受損神經環路，重塑神經功能 

中國科學院腦科學與(yu) 智能卓越創新中心供圖

以“靜止性震顫、運動遲緩”等為(wei) 主要症狀的帕金森氏病和中風、腦外傷(shang) 引起的很多神經係統疾病一樣，是因腦內(nei) 神經元的丟(diu) 失和神經連接的破壞導致神經功能障礙。由於(yu) 成年哺乳動物大腦神經再生能力有限，因此缺乏有效治療手段。我國科學家的一項最新研究成果或將為(wei) 神經係統疾病的治療帶來新思路。

中國科學院腦科學與(yu) 智能卓越創新中心陳躍軍(jun) 研究員團隊與(yu) 複旦大學附屬兒(er) 科醫院周文浩/熊曼研究團隊、美國威斯康辛大學張素春研究團隊合作，通過解析帕金森病模型鼠腦內(nei) 移植的人多巴胺能神經元重構的神經環路，發現移植幹細胞來源的神經細胞可以特異性修複成年腦內(nei) 受損的黑質—紋狀體(ti) 環路，改善帕金森病模型動物的行為(wei) 學障礙。相關(guan) 成果北京時間2020年9月22日深夜，在線發表於(yu) 《細胞·幹細胞》。

神經元是大腦的基本功能單元，我們(men) 腦內(nei) 有上千種不同類型的神經元，神經元之間形成複雜而精確的網絡連接（神經環路），是我們(men) 感知世界、思考和行為(wei) 的基礎。對於(yu) 神經元丟(diu) 失導致神經連接破壞和神經功能受損的疾病，通過腦內(nei) 移植幹細胞來源的神經細胞，替代腦內(nei) 丟(diu) 失的神經細胞的功能（幹細胞治療），是潛在的治療措施之一。神經係統疾病幹細胞治療的關(guan) 鍵是對受損神經環路的修複和功能重建，然而腦內(nei) 神經元之間精確的網絡連接是在發育過程中逐漸形成的，涉及複雜的神經纖維生長導向的機製。

“在成年疾病腦環境中，移植的神經細胞能否長出神經纖維，橋接‘失聯’的上遊和下遊腦區、進而修複受損的神經環路？修複作用是移植細胞隨機整合的結果還是特異性的修複？”   陳躍軍(jun) 表示，為(wei) 了解決(jue) 這些神經係統疾病幹細胞治療領域的關(guan) 鍵問題，研究團隊以帕金森氏病為(wei) 模型，對成年腦內(nei) 移植幹細胞來源的神經細胞修複受損神經環路的可行性和機製開展了研究。

導致帕金森氏病患者運動功能障礙的原因是大腦黒質腦區的多巴胺能神經元進行性丟(diu) 失、破壞黒質腦區至紋狀體(ti) 腦區神經連接，進而造成紋狀體(ti) 內(nei) 多巴胺分泌不足。“紋狀體(ti) 是調控自主運動和獎賞的關(guan) 鍵腦區，紋狀體(ti) 神經元的正常功能依賴於(yu) 其接受的多巴胺能神經支配。因此需要移植的多巴胺能神經細胞投射特異性到紋狀體(ti) 、支配紋狀體(ti) 神經元，才能實現受損環路的功能修複。”陳躍軍(jun) 解釋說。

在這項研究中，研究人員把遺傳(chuan) 學標記的人多巴胺能神經元移植到帕金森氏病模型鼠受損的黒質腦區。研究發現，黒質腦區移植的人多巴胺能神經元長出大量神經纖維，沿著內(nei) 源黒質—紋狀體(ti) 神經連接相似的路徑，特異性地生長並延伸到其內(nei) 源靶區域—紋狀體(ti) ，和紋狀體(ti) 神經元形成神經連接，並且絕大部分神經纖維都投射到了紋狀體(ti) 。

“可以逆行標記和目的神經元形成突觸聯係的上遊神經元，這是狂犬病毒的特點。”   研究人員進一步通過遺傳(chuan) 學技術和狂犬病毒介導的示蹤技術，追蹤了黒質移植的人多巴胺能神經元接受的上遊神經支配，發現移植的人多巴胺能神經元接受與(yu) 內(nei) 源黒質多巴胺能神經元相似的神經支配。研究表明，帕金森病模型小鼠腦內(nei) 移植的人多巴胺能神經元特異性的修複和重建了受損的黒質—紋狀體(ti) 神經連接，並且其結構和功能與(yu) 內(nei) 源神經連接高度一致。

通過行為(wei) 學檢測，研究人員發現，移植細胞重建的神經功能連接介導了模型小鼠行為(wei) 學的恢複。“神經修複的過程伴隨了疾病症狀的改善。帕金森病模型小鼠功能障礙在細胞移植後3到4個(ge) 月運動開始出現改善，5到6個(ge) 月得到明顯改善。” 陳躍軍(jun) 說。

這項研究表明，成年腦內(nei) 受損的神經連接可以通過移植幹細胞來源的神經細胞實現結構和功能上的修複，重塑神經功能。此外，不同類型的神經細胞對環路的修複作用是不同的，對於(yu) 不同類型神經元丟(diu) 失造成的神經係統疾病，需要有針對性的移植特定的神經細胞進行環路修複和治療。

專(zhuan) 家認為(wei) ，這些發現為(wei) 腦損傷(shang) 和神經退行性疾病的治療提供了新的思路和理論基礎。“希望我們(men) 的研究成果對帕金森氏病患者而言是一個(ge) 福音。”陳躍軍(jun) 說，“由於(yu) 人和小鼠的巨大差異，下一步我們(men) 將利用大動物模型進一步驗證幹細胞來源的中腦黒質多巴胺能神經元對帕金森氏病模型猴的治療作用，評估其長期療效和潛在副作用。此外，我們(men) 也同時在開發針對其他神經環路破壞導致神經功能受損的腦疾病幹細胞治療技術。”



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