一项由比萨大学的Vittoria Raffa教授和京都大学临床应用系助理教授Fabian Raudzus共同领导的研究，提出了一种创新方法：利用磁性引导的机械力来定向调控轴突生长，以提升帕金森病（PD）及其他神经系统疾病中基于干细胞的治疗效果。
帕金森病的特征是黑质（SN）中的多巴胺能神经元进行性退化，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。虽然使用人类干细胞衍生的多巴胺能前体细胞进行细胞替代疗法在临床试验中已取得令人鼓舞的结果，但一个关键的局限性仍然存在：无法在成年大脑中引导移植细胞的轴突长距离到达其正确的靶区。
为解决这一问题，研究人员开发了一种名为“纳米牵引”（nano-pulling）的技术，利用磁性纳米粒子（MNPs）和外部磁场，在移植的神经细胞内施加可控的机械力，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拟帕金森病早期阶段的类器官脑切片模型，将包含黑质和纹状体的脑组织切片共培养。随后，他们将预先装载了磁性纳米粒子的人类神经上皮干细胞（NES细胞）移植到黑质区域。当施加磁场时，磁性纳米粒子在细胞内产生了皮牛顿级的力，刺激轴突沿磁场梯度方向生长。
研究发现，“纳米牵引”显著增强了神经突起向纹状体方向的长度和排列。移植细胞表现出更强的分支能力、更多的突触囊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整合的关键指标。这种效应不仅在NES细胞中观察到，在人类诱导多能干细胞（iPS细胞）衍生的多巴胺能前体细胞中也得到验证，显示出该方法的广泛适用性和临床相关性。
重要的是，磁性纳米粒子和磁场已在临床成像和治疗中得到应用，这支持了“纳米牵引”技术的转化潜力。研究人员还确认，即使在长时间的机械刺激后，该技术并未影响细胞活性或组织完整性。
这项研究代表了神经退行性疾病再生治疗的重要进展。通过引导轴突生长，重建黑质-纹状体通路，“纳米牵引”技术有望提升细胞移植策略的有效性，帮助恢复大脑内的功能连接。未来的研究将聚焦于优化纳米粒子特性、评估体内长期效果，并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。
参考文献：De Vincentiis S, Capitanini E, Kira K, et al. Mechanical forces guide axon growth through the nigrostriatal pathway in an organotypic model. Adv Sci. 2025:2500400. doi: 10.1002/advs.202500400
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