研究人员使用人类神经干细胞移植修复猴子的脊髓损伤
在加州大学圣地亚哥医学院(University of California San Diego School of Medicine)研究人员的带领下，一个由神经科学家和外科医生组成的团队成功地将人类神经祖细胞移植到脊髓损伤的恒河猴体内。这些移植物不仅存活了下来，还长出了几十万个人类的轴突和突触，从而改善了猴子的前肢功能。
研究结果发表在2月26日出版的《科学》杂志网络版上自然医学早期在啮齿类动物身上的研究向人类临床试验和潜在的麻痹疗法迈进了重要一步脊髓受伤的人。
“三十多年来，我们一直在研究脊髓受伤加州大学圣地亚哥分校转化神经科学研究所主任、神经科学教授、医学博士Mark Tuszynski说:“研究已经慢慢地朝着一个难以实现的目标迈进，即损伤轴突的丰富、长距离再生，这是任何真正的身体功能恢复的基础。”
Tuszynski说:“虽然使用小动物模型的研究取得了真正的进展，但也存在巨大的不确定性，我们认为只有在进行人体试验之前，才能通过发展更像人类的模型来解决这些不确定性。”
“例如，我们发现，用于啮齿动物的移植方法在更大的非人类灵长类动物中不起作用。研究方法的规模、免疫抑制、计时和其他特征都存在一些关键问题，必须加以改变或发明。如果我们在没有进行大型动物试验的情况下尝试人体移植，临床试验失败的风险就会很大，而不是因为神经系统干细胞没有达到它们的生物学潜能但是因为我们不知道的事情在嫁接和支持嫁接方面细胞。"
Gregoire Courtine博士是位于日内瓦的瑞士联邦理工学院(EPFL)的神经修复中心和脑思维研究所的教授和研究员，他也进行了脊髓损伤后恢复功能的研究。他强调了新发现的重要性。
“Tuszynski博士和他的合作者克服了灵长类动物特有的一些方法上的困难，获得了这一突破，”他说。“将他们的工作直接转化到人类身上可能会失败，但有太多的研究绕过了在灵长类动物模型上进行的重要转化工作，而这是人体临床试验之前所必需的。”
成功生长和增殖功能性干细胞脊髓损伤被先天的生物挑战所阻碍。例如，损伤部位周围的区域，即所谓的细胞外基质，抑制生长的方式与表面疤痕在形式或功能上与原始组织完全不同。损伤部位富含抑制性髓磷脂蛋白(用于在许多神经纤维周围制造绝缘鞘)，但缺乏促进生长的因子，如神经营养因子，可以促进神经细胞轴突和突触的再生。
Tuszynski和其他人之前的工作已经找到了许多这些障碍的解决方案或变通方法，报告了使用啮齿动物模型取得的显著进展。这项新工作涉及到使用人类脊髓来源神经祖细胞(NPCs)干细胞注定成为中枢神经系统(CNS)的神经细胞恒河猴它的生理机能和人类非常相似。因为NPCs来源于8周大的人类胚胎脊髓，它们具有活跃的生长程序，支持健壮的轴突扩展，似乎对成人中枢神经系统中的抑制剂不敏感。
在最初的损伤两周后(一段时间用来表示受伤者接受神经干细胞治疗所需的医学稳定时间)，研究人员在生长因子和免疫抑制药物的混合支持下，将2000万个非神经细胞移植到猴子的损伤部位。
这项工作是在加州大学戴维斯分校的加州国家灵长类动物研究中心完成的。大多数调查人员都来自加州大学校园。“这个高度复杂的转化项目展示了加州大学校园内独特设施的合作研究的价值，”合著者Michael Beattie博士说，他是加州大学旧金山分校脑和脊髓损伤中心的教授和研究主任。
在接下来的9个月里，移植物不断生长，表达出关键的神经标记，并发送出成千上万的轴突——神经细胞通过轴突向其他细胞传递信号的纤维神经细胞-通过受伤部位到达另一侧未受损的细胞和组织。研究进行了几个月后，研究人员注意到，猴子的受影响的前肢开始显示出部分运动恢复。
值得注意的是，研究小组记录了大脑皮层脊髓轴突的再生，这对人类的自主运动至关重要，这是已知的第一个灵长类模型的记录。
EPFL的库尔蒂纳没有参与这项研究，他说这些发现挑战了几十年来对再生失败机制的研究，“绝对代表了再生医学的一个里程碑”。不过，他指出，功能改善的程度仍然有限。他说:“考虑到新细胞和神经系统连接的功能整合需要时间和特定的康复程序，这并不奇怪。”
该研究的第一作者，Tuszynski实验室的助理教授Ephron S. Rosenzweig博士说:“如果观察的时间更长，可能会有更大的恢复。”轴突再生、突触形成、髓鞘形成——这些都需要时间，对神经功能至关重要。在我们的观察结束时，移植物和它们所组成的新回路仍在成熟，所以恢复可能还在继续。”
Tuszynski说，在开始人体临床试验之前，还有很多工作要做，包括从人类身上生产一种符合食品和药物管理局要求的候选神经干细胞系，以及更多的安全性研究。他的团队还在继续探索进一步增强再生细胞生长、距离和功能的方法。
“我们似乎已经克服了一些主要的障碍，包括成人髓磷脂对轴突生长的抑制特性，”他说。“我们的工作告诉我们，干细胞在移植到受伤部位后需要很长时间才能成熟，而移植到人类身上则需要耐心。尽管如此，我们从这些细胞中观察到的增长是惊人的——甚至是我在十年前认为不可能的。很明显，这有很大的潜力，我们希望能造福于脊髓损伤的人类。”
进一步探索
用户评论