该图像显示中风后经神经干细胞移植的小鼠大脑冠状切面。虚线圆圈标示中风区域,移植的人类细胞神经突起以深棕色染色。神经突起不仅局部延伸至皮层(CX),还通过胼胝体(CC)延伸至对侧大脑半球。图片来源:苏黎世大学。干细胞疗法成功逆转小鼠中风损伤,再生神经元并恢复运动功能。
这些发现使科学家更接近开发出有朝一日能彻底改变脑损伤康复的人类治疗方法。
干细胞助力中风康复的重大突破
四分之一的成年人一生中会经历中风,约半数患者因此遗留瘫痪或语言障碍等后遗症,原因是脑内出血或供氧不足导致脑细胞不可逆死亡。目前尚无疗法能够修复此类损伤。"正因如此,探索疾病或事故后潜在的脑再生新疗法至关重要,"苏黎世大学再生医学研究所神经退行性疾病小组科学负责人Christian Tackenberg表示。
神经干细胞具有再生脑组织的潜力,Tackenberg与博士后研究员Rebecca Weber领导的团队现已通过两项研究有力证实了这一点。该研究与南加州大学Ruslan Rust团队合作完成。Tackenberg表示:"我们的发现表明,神经干细胞不仅能形成新神经元,还能诱导其他再生过程。"
人类干细胞培育新神经元
本研究采用人类神经干细胞,此类细胞可分化为神经系统各类细胞类型。干细胞源自诱导多能干细胞,后者又能由普通人类体细胞制造。研究中,科学家诱导小鼠产生永久性中风,其特征与人类中风表现高度相似。实验小鼠经基因改造后不会排斥人类干细胞。
中风诱导一周后,研究团队将神经干细胞移植至受损脑区,并通过多种影像学与生化方法观察后续发展。Tackenberg表示:"我们发现干细胞在为期五周的完整分析期内均存活,且多数转化为神经元,这些新神经元甚至能与原有脑细胞进行通信。"
超越神经元的脑再生效应
研究人员还发现其他再生标志:新血管形成、炎症反应过程减弱以及血脑屏障完整性提升。Tackenberg解释道:"我们的分析远超其他研究的范畴,后者仅关注移植后的即时效应。"幸运的是,小鼠的干细胞移植还逆转了中风导致的运动功能障碍,部分证据来自AI辅助的小鼠步态分析。
临床应用渐趋现实
Tackenberg在设计研究时已着眼于人类临床应用。例如,干细胞制造全程未使用动物源性试剂。苏黎世研究团队与京都大学iPS细胞研究与应用中心合作开发了明确定义的操作流程,这对潜在的人类治疗应用至关重要。另一新发现是:干细胞移植在中风发生一周后进行效果更佳,第二项研究已证实此点。在临床实践中,这一时间窗口将极大便利治疗准备与实施。
挑战、安全措施与未来展望
尽管研究结果令人鼓舞,Tackenberg警告称仍有工作待完成。"我们需要最小化风险并简化人类潜在应用,"他表示。Tackenberg团队正再次与Ruslan Rust合作,开发一种防止脑内干细胞失控增殖的安全开关系统。通过血管内注射递送干细胞的研究也在进行中,相比脑移植更具可行性。Tackenberg透露,日本已启动使用诱导干细胞治疗人类帕金森病的初期临床试验。"中风可能成为下一个有望开展临床试验的疾病。"
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