实验室培养的脊髓损伤后神经元提高小鼠的呼吸

德雷塞尔大学医学院的研究人员和德克萨斯大学奥斯汀分校改善呼吸功能在啮齿动物脊髓损伤后成功移植一个特殊类的神经细胞,称为V2a中间神经元。他们的研究结果,发表在本周杂志上的创伤表明,这些实验室培养的细胞有可能一天没有呼吸机帮助瘫痪病人呼吸。

“我们之前的研究是第一个显示V2a中间神经元导致可塑性,或脊髓的能力达到一定程度的自我修复。本研究利用这些发现证明我们可以种植这些细胞从干细胞,他们在受伤的脊髓,生存,他们可以改善复苏,”迈克尔说,博士,助理教授在医学院神经生物学和解剖学和这项研究的主要研究者。

尽管脊髓损伤影响广泛的运动系统,最近的证据显示身体能够自发的改进,通过神经纤维的生长和形成新的电路。巷的实验室有兴趣学习和加强这种自然现象,为了治疗瘫痪的可能致命的副作用:可怜的呼吸道健康。高层损伤患者不仅要求机械辅助呼吸,但他们也倾向于肺充血和呼吸道感染。

“通过了解人体自身的尝试修复,我们希望扩大这一过程与细胞移植治疗和康复,“说Lyandysha Zholudeva,这项研究的主要作者,在医学院的博士生。“现在我们已经确定了一个细胞类型,有助于新通路的形成导致可塑性。”

在过去的十年中,已经被越来越多的兴趣使用神经precursors-cells可以发展成各种类型中发现大脑增强可塑性和治疗脊髓损伤。神经细胞与其他细胞类型的身体产生的中枢神经系统的功能,包括循环、呼吸和消化。

中间神经元尤其具有吸引力的候选人脊髓受伤,因为他们感觉和运动神经元之间的信号传递。然而,这些细胞是一群不同的人,仍不清楚究竟是什么类型的可以生存和发展在一个受伤的脊髓中间神经元移植后。车道和其他研究人员发现V2a中间神经元作为一个潜在的竞争者,因为它们是“兴奋性”(有更大的动作电位),通常种植在正确的方向上修复。以前的研究也表明这类中间神经元可能参与呼吸,和车道的工作已经表明,这一角色可能是脊髓损伤后更重要。

在2017年发表的一项研究,雷恩和他的同事们发现,几周后损伤,脊髓新兵V2a中间神经元,这成为“膈”电路连接到脊髓控制隔膜呼吸(一个重要的肌肉)。在最近的研究中,研究人员探索是否更多V2a细胞移植到脊髓受伤的提高塑性和可能导致持久的结果。

莱恩解释说,识别特定类型的细胞,修复呼吸(或任何其他症状),而不是移植异构的人口,是有效治疗的关键。

“干细胞移植是获得利益在科学,并在临床试验,但科学证据表明,某些类型的细胞可能会限制经济复苏。因此,你必须知道会发生什么你把体内的细胞,”他说。“移植领域是进入一个时代,有了更多兴趣调整细胞疗法”。

为了测试他们的假设,德雷克塞尔团队与雪莱Sakiyama-Elbert,博士,德克萨斯大学的细胞工程师,胚胎干细胞分化成V2a中间神经元和把它们从啮齿动物脊髓神经祖细胞。一旦结合,V2a细胞被移植到30动物高颈moderate-severe受伤。

一个月后移植,供体细胞存活并成为成熟的神经元在所有30动物。记录隔膜肌肉的活动,研究人员发现,呼吸明显改善动物收到V2a中间神经元与控制。

“即使这种增量差异让我们,我们已经确定了一个细胞类型真正集中精力,我们应该继续进一步调查他们的潜力,”Zholudeva说。

前进,研究者计划继续以确定如何最好地优化移植剂量,V2a细胞的增长和连通性受伤脊髓。Lane表示的潜在贡献V2a细胞功能恢复可能与康复,增强neural-interfacing和基于活动的疗法。

“现在,我们专注于一个细胞,损伤后和一个时间点,仍有更多的工作要做,”莱恩说。“但这是一个很大的进步,至少有一个细胞,有助于经济复苏,有一天,这可能带来更好的治疗方法。”