由意大利比萨大学Vittoria Raffa教授与日本京都大学Fabian Raudzus助理教授领导的一项合作研究揭示了一种新方法，通过磁力引导的机械力来指导轴突生长，旨在提高基于干细胞的疗法在帕金森病（PD）及其他神经系统疾病中的有效性。
帕金森病的特征是黑质（SN）中的多巴胺能神经元逐渐退化，这些神经元通过黑质纹状体通路投射到纹状体（ST）。这些连接的丧失导致多巴胺缺乏并引发运动症状。尽管使用人类干细胞衍生的多巴胺能祖细胞进行的细胞替代疗法在临床试验中显示出令人鼓舞的结果，但一个关键限制仍然存在：无法引导移植细胞的轴突长距离到达成年大脑中的适当目标。
为了解决这一问题，研究人员开发了一种称为“纳米牵引”的技术，利用磁性纳米颗粒（MNPs）和外部磁场，在移植的神经细胞内施加受控的机械力，从而引导其轴突延伸至目标脑区。为了测试该系统，研究团队首先构建了一个模仿早期帕金森病的器官型脑切片模型，通过共培养包含黑质和纹状体的脑组织切片实现。他们将预载有MNPs的人类神经上皮干细胞（NES）移植到黑质区域。在暴露于磁场时，MNPs在细胞内生成了皮牛顿级的力，刺激轴突沿磁梯度方向生长。
[该研究发表于《先进科学》期刊](
研究发现，纳米牵引显著增强了神经投射向纹状体的长度和排列。移植的细胞表现出更多的分支、更大的突触小泡形成以及更稳定的微管结构——这些都是神经元成熟和功能性整合的关键指标。这些效应在NES细胞和人类iPS细胞衍生的多巴胺能祖细胞中均被观察到，表明该方法具有广泛的适用性和临床相关性。
重要的是，磁性纳米颗粒和磁场已在临床成像和治疗应用中广泛使用，这进一步支持了纳米牵引的转化潜力。研究人员还确认，即使在长时间的机械刺激后，该技术也不会损害细胞活力或组织完整性。
这项工作标志着再生疗法在神经退行性疾病治疗领域取得了重大进展。通过引导轴突生长重建黑质纹状体通路，纳米牵引可以增强细胞移植策略的有效性，并帮助恢复大脑的功能连接。未来的研究将集中于优化纳米颗粒特性、评估体内长期效果，以及探索该技术在其他中枢神经系统损伤和疾病模型中的广泛应用。
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