当某人发生中风——全球致死和致残的主要原因之一——时间至关重要。近九成中风病例为缺血性中风,由脑部血流受限引发,而目前治疗血栓的金标准疗法必须在症状出现后四点五小时内实施。
研究人员正致力于延长这一时间窗口并提升中风康复效果。由南加州大学凯克医学院、瑞士苏黎世大学及苏黎世联邦理工学院科学家共同开发的一种实验性干细胞疗法展现出修复受损脑组织的潜力。发表在《自然·通讯》期刊的研究显示,在小鼠缺血性中风一周后进行干细胞移植可促进功能恢复。
“许多患者无法接受急性期治疗,其血管持续阻塞。若未来能将此疗法推向临床,它可能帮助那些有长期症状或大面积中风的患者实现康复。”
鲁斯兰·拉斯特博士,南加州大学凯克医学院研究生理学与神经科学助理教授、共同通讯作者
利用干细胞修复受损脑组织
拉斯特及其团队将人类血细胞重编程为神经干细胞(可发育为神经元),并将其移植到中风小鼠的受损脑组织中。五周后,研究人员将这些小鼠的恢复情况与同窝中风但仅接受假手术(无移植)的小鼠组进行比较。
接受神经干细胞移植的小鼠脑部显示出比未治疗组更显著的恢复迹象。移植组脑部炎症更少、神经元与血管生长更旺盛、神经元间连接更紧密;同时,血脑屏障渗漏减少——这对正常脑功能至关重要,该屏障作为过滤器可阻止有害物质进入大脑。
为评估功能恢复,研究人员使用人工智能紧密追踪动物行走及攀爬不规则横档梯子时的肢体运动。
“在小鼠中判断康复效果较为困难,因此我们需要捕捉这些细微差异,”拉斯特表示,“通过深度学习工具获得的客观视角,让我们对这一复杂过程有了更详尽的了解。”
团队发现,移植后五周,治疗组小鼠在攀爬任务测试的精细运动技能完全恢复。研究结束时,其步态也较假手术组显著改善。
新生脑细胞中的康复线索
研究人员分析中风导致死亡的细胞类型时,发现分泌γ-氨基丁酸(GABA)的神经元数量减少约50%。GABA能降低其结合的脑细胞活性,此类GABA能神经元此前已被证实有助于中风康复。
团队还追踪了移植干细胞的命运,发现大部分已转化为GABA能神经元。这可能表明中风损伤的脑部局部环境有助于引导神经干细胞发育方向。
拉斯特及其同事进一步分析了移植细胞与小鼠脑内其他细胞的相互作用。他们在多个信号通路中观察到显著活性,既往研究显示这些通路与神经元再生、神经连接形成及神经元分支延伸相关。
“若要指导新疗法研发或改进现有疗法,机制洞察至关重要,”拉斯特指出,“理解这些机制使我们能考虑调整调控药物的用途——或许可采用已获临床批准的其他疾病药物,这将开启全新疗法浪潮。”
目前,团队正探索增强研究中发现的信号通路活性的其他方法,并评估移植小鼠超过五周的长期效果。
“若通过向人类中风患者移植干细胞帮助患者,我们希望这些细胞能终身存续,”拉斯特强调,“因此我们的目标是观察小鼠全生命周期内细胞的变化,并确认康复效果是否持续甚至改善。”
研究概况
本研究第一作者为苏黎世大学与苏黎世联邦理工学院的丽贝卡·韦伯,共同通讯作者为苏黎世大学与苏黎世联邦理工学院的克里斯蒂安·塔肯贝格。其他合著者包括来自苏黎世大学与苏黎世联邦理工学院的贝亚特丽斯·阿琼·比尔、诺拉·伦奇、帕特里克·佩龙、斯特凡妮·霍利迪、尚塔尔·博登曼、卡特琳·祖尔彻、达尼埃拉·乌尔、德博拉·迈耶、西里·彼得、梅兰妮·热内拉;南加州大学凯克医学院的艾莉森·博斯沃思、张明子和卡桑德拉·基斯勒;瑞士巴塞尔大学的林硕和马库斯·吕格;以及瑞士生物制药公司Neurimmune的罗杰·尼奇。
该研究获得瑞士3R能力中心、瑞士国家科学基金会、苏黎世大学与苏黎世联邦理工学院苏黎世神经科学中心以及马西基金会的支持。
消息来源:南加州大学凯克医学院
期刊参考文献:
Weber, R. Z., 等 (2025). 神经异种移植物通过分子移植物-宿主串扰促进中风长期恢复. 《自然·通讯》.
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