五年前,《自然》雜誌發表的一篇研究論文,在全球範圍內引起了極大的轟動。
那一年8月29日,加州大學洛杉磯分校(UCLA)的Michael V. Sofroniew團隊和瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的Gregoire Courtine團隊,首次找到了促進完全脊髓損傷(SCI)後神經軸突的再生方法[1]。
他們懷著激動的心情,親眼見證了斷裂的神經元從斷裂面的一側延伸到另一側,而且兩側的神經元也建立了連線,甚至連神經電訊號都部分恢復了。這絕對是脊髓損傷這個研究領域的里程碑事件。然而,遺憾的是,癱瘓小鼠的運動能力卻沒有絲毫改善。這也讓這項突破性研究成果顯得美中不足。
神經再生清晰可見
經過五年的努力之後,他們又殺回來了。
今天,由EPFL的Mark A. Anderson和Gregoire Courtine,以及UCLA的Michael V. Sofroniew領銜的研究團隊,在頂級期刊《科學》發表一項重磅研究成果[2]。
他們宣佈找到了修復完全脊髓損傷的關鍵神經元;並首次證實促進這個神經元亞群再生,穿越斷裂區並與其天然投射目標區域的神經元重新建立連線,是運動功能恢復的關鍵所在[2]。
值得一提的是,在這次的研究中,他們終於讓完全脊髓損傷小鼠的運動功能有了實質性的恢復,讓原本不能運動的後肢又可以走路了,實現了這一領域的又一項重大突破。
這個治療效果太震撼了~
脊髓損傷後修復,是神經再生領域的一個重要研究課題。
一直以來,科學家注意到,人和實驗動物在發生脊髓損傷後的頭幾個月,會出現不同程度的自發性功能恢復。
作為脊髓損傷領域的著名科學家,Sofroniew和Courtine也一直在研究不完全脊髓損傷的自愈問題,並且發現這種自愈現象與中胸脊髓的神經元有關[3,4]。
具體來說,在小鼠沒有出現脊髓損傷的情況下,消除中胸脊髓的神經元不影響小鼠的運動,但是對於不完全脊髓損傷小鼠來說,中胸脊髓的神經元消除會阻止小鼠的自然恢復[3,5]。
因此,他們想先找到中胸脊髓中幫助恢復運動功能的那群神經元。
從左到右:Michael V. Sofroniew、Gregoire Courtine和Mark A. Anderson
透過熒光蛋白標記和RNA測序技術,他們成功找到了中胸脊髓中那群神經元,並把它們命名為SCVsx2::Hoxa7:Zfhx3→lumbar【這個名字實在是太長了,我乾脆把它簡寫成SC(T→L)好了,其中T代表胸部脊髓,L是腰部脊髓(控制下肢運動的神經元就在這裡)】。
RNA測序結果也顯示,與正常小鼠相比,脊髓受損後恢復行走的小鼠SC(T→L)神經元中,與樹突棘形態發生、突觸電位程式和肌動蛋白細胞骨架重組相關的基因表達上調。
更重要的是,Anderson等人還研究了SC(T→L)神經元的連線組特徵,從解剖學的角度證實,在不完全脊髓損傷小鼠中,確實是中胸脊髓的SC(T→L)神經元跨越損傷點,將運動訊號傳遞給了腰部脊髓中的運動神經元。
研究方法
研究做到此處,關鍵的神經元是找到了。不過,新的問題又浮出水面。
既然SC(T→L)神經元一直在那裡,那五年前那個研究為啥會失敗呢?畢竟那個研究成功誘導神經元再生了[1]。
經過一番思索之後,Anderson等人提出了一個假設:SC(T→L)神經元必須得與它自然投射的神經元連線在一起,才能發揮恢復運動功能的作用。也就是說,SC(T→L)神經元自身得有強大的再生能力,而且得穿越斷裂點,與腰部脊髓中的靶神經元連線上。
為了驗證這個假設,他們把五年前促進神經再生的方法做了一些調整,探索SC(T→L)神經元是否能再生,並深入到腰部脊髓的靶神經元處。最終,透過不斷改進定向誘導神經再生的方法和漫長的等待,他們終於證實,SC(T→L)神經元可以再生到位於腰部脊髓的自然靶區。
不斷改進實驗方法之後,SC(T→L)神經元終於抵達目的地
最後一個大考來了。
完全脊髓損傷的小鼠,後肢運動功能可以恢復嗎?
這一次,他們準備了5組(每組6只)完全脊髓損傷的小鼠,經過4周的等待之後,沒有任何小鼠出現運動功能的自然恢復,說明這些小鼠的後肢確實是完全癱瘓了,不能動了。
所有小鼠都接受了SC(T→L)神經元再生治療,治療4周後,評估小鼠的運動狀態。
接下來就是見證奇蹟的時候了!
在所有30只小鼠中,有27只的後肢運動功能有了實質性的恢復,雖然沒有恢復到正常小鼠的水平,但是恢復到不完全脊髓損傷小鼠的水平了。
簡單來說,癱瘓被逆轉了!
這就是見證奇蹟的時刻,癱瘓被逆轉了
在研究的最後,Anderson等人還藉助一些遺傳學或藥物干預手段,證實完全脊髓損傷小鼠運動功能的恢復,確實是SC(T→L)神經元再生到腰椎自然靶區帶來的。
總的來說,Sofroniew、Courtine和Anderson團隊不僅找到了促進完全脊髓損傷恢復的關鍵神經元,還證實促進此類神經元再生到自然靶區,可以讓完全脊髓損傷小鼠的運動功能有實質性的恢復。
毫無疑問,這是脊髓損傷研究領域的一項重大突破,為開發恢復人類神經功能的療法搭建了有現實意義的框架。
當然了,這還是治療嚴重脊髓損傷的第一步,但也是非常關鍵的第一步。
來自:奇點網