大脑修复由创伤或退行性疾病造成的损伤的机制尚未被详细了解。现在，巴塞罗那大学的一项研究描述了一种基于干细胞治疗的新策略，当这一重要器官受损时，该策略可能增强神经元再生和神经可塑性。
研究结果表明，脑源性神经营养因子(BDNF)与基于干细胞的细胞疗法相结合，可能有助于治疗神经退行性疾病或脑损伤。
这项发表在《国际分子科学杂志》上的研究由巴塞罗那大学医学院和健康科学学院以及巴塞罗那大学神经科学研究所(UBneuro)的Daniel Tornero教授和研究员Alba Ortega领导。
该研究涉及一组巴塞罗那大学学生的决定性参与，这些学生在2024年国际合成生物学竞赛iGEM中获得金牌，这是一个面向年轻研究人员的国际合成生物学竞赛。
将细胞疗法与BDNF生产相结合
BDNF是一种主要在大脑中合成的蛋白质，在神经元发育和突触可塑性中起关键作用。几项研究描述了其促进神经元存活和生长的潜力，这些发现现在被新研究扩展。
Tornero（来自巴塞罗那大学生物医学系和神经退行性疾病CIBER区域(CIBERNED)）表示："研究结果表明，BDNF可以促进由供体皮肤细胞在实验室中生成的神经元的成熟并增加其活性。皮肤细胞必须首先被重编程为诱导多能干细胞(iPSCs)，然后分化以获得神经元培养物。"
通过这种方式，该研究将细胞疗法与在同一细胞中生产BDNF相结合。这项研究证实了这种生长因子在源自人类干细胞的神经元培养物中的有益效果，这些细胞正是用于治疗（例如）动物模型中中风的细胞疗法中所使用的细胞。
Tornero表示："这一策略正在实验层面上应用，以设计细胞疗法并生成实验室模型来帮助研究脑部疾病。"当这些神经祖细胞(NPCs)被修改为持续过度表达BDNF蛋白时，Ortega解释道："我们获得了更成熟和活跃的神经元培养物，同时不改变其连接的正常组织或功能网络。"
该研究侧重于神经元再生的更功能性方面，如神经元活性和轴突生成，这些方面直接涉及移植到大脑中的细胞的整合。
研究人员表示："此外，产生BDNF的细胞能够更有效地吸引轴突——允许神经元之间通信的延伸。这种化学吸引效应可能与该因子的产生有关。"
BDNF吸引生长中轴突的能力先前已有描述。现在，研究团队首次在源自人类干细胞的神经元中展示了这种效果，他们使用了一种微流体芯片系统。这种创新技术——有两个腔室，可以隔离能或不能产生BDNF的神经元群体——使得能够培育通过小通道进行通信的神经元群体，从而精确观察它们如何相互作用。
代表为该研究的概念和实验设计贡献了创新视角的学生小组的Santiago Ramos表示："产生BDNF的细胞在这些通道中产生浓度梯度，我们相信这可以引导并促进神经元投射在特定方向上的形成。"
补充大脑自然再生能力
神经退行性疾病和神经元损伤在人群中越来越频繁，是医疗保健系统面临的主要挑战之一。由于人脑的内源性再生能力非常有限，损伤只能部分恢复，受影响的患者常常留下运动和认知后遗症。
在这种背景下，迫切需要设计策略，通过基于人类干细胞的疗法来补充这些内源性大脑机制，以促进神经元修复、功能整合和更有效的恢复。
在这方面，该团队计划将这些结果转移到动物模型中，这是该实验室长期以来为改善影响大脑皮层的缺血性中风病变中的人类干细胞疗法而开展的研究方向。
将临床前进展应用于患者将标志着治疗许多神经退行性疾病的一个转折点。然而，在实施基于干细胞的疗法和避免潜在副作用（如肿瘤生成等）方面仍有许多障碍。一些基于干细胞移植治疗帕金森病患者的国际临床试验（在日本、瑞典和美国）正显示出有希望的结果。
专家们总结道："尽管面临许多挑战，但帕金森病临床试验的进展表明，我们比以往任何时候都更接近于在中风或其他神经退行性疾病患者中安全地应用这些疗法。"
更多信息： Alba Ortega-Gasco等人，《BDNF过表达增强人iPSC衍生神经培养物中的神经元活性和轴突生长》，《国际分子科学杂志》(2025)。DOI: 10.3390/ijms26157262
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